鉄
Keywords: 鉄, 11世紀, 1 E3 K, 5世紀, Dブロック元素, D軌道, S軌道, Β鉄, アルゴン, アルミニウム
鉄（てつ）
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| 一般特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 名称, 記号, 番号 | 鉄, Fe, 26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分類 | 遷移元素 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 族, 周期, ブロック | 8 (VIII), 4 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度, 硬度 | 7874 kg/m3, 4.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 色 | 灰色がかった 光沢のある金属色 画像:Fe,26-thumb.jpg | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子量 | 55.845 amu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子半径 （計測値） | 140 (156) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 125 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| VDW半径 | データなし | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [Ar]3d64s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子殻 | 2, 8, 14, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化数（酸化物） | 2, 3, 4, 6（両性酸化物） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 体心立方構造 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 相 | 固体（強磁性体） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | 1808 K (2795 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 3023 K (4982 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル体積 | 7.09 ×10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 気化熱 | 349.6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 13.8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 蒸気圧 | 7.05 Pa (1808 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音の伝わる速さ | 4910 m/s (293.15 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| その他 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| クラーク数 | 4.7 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | 1.83（ポーリング） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 比熱容量 | 440 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 導電率 | 9.93 106/m Ω | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 80.2 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第1ION化エネルギー | 762.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第2ION化エネルギー | 1561.9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第3ION化エネルギー | 2957 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第4ION化エネルギー | 5290 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| （比較的）安定同位体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
鉄 （てつ、Iron）：原子番号 26の元素、元素記号は Fe。
元素記号の Fe はラテン語での名称 Ferrumに由来する。日本語では、黒い錆を生じる事や、しろがね（銀）より輝きが劣る事からくろがね（黒い金属）と呼ばれていた。
純粋な鉄は白い光沢を放つが、湿った空気中では容易に錆を生じ、見かけ上黒ずんだり褐色になったりする。一方、極めて純度の高い鉄は、比較的高いイオン化傾向を有するにも関わらず、酸に侵されにくくなる。
鉄の同位体の中で最も多く存在する鉄56の原子核は最も安定である。このため恒星の核融合反応の最終的な生成元素は鉄であり。これより重い元素は、核融合反応では生成されない（→より重い元素は超新星爆発等で生成）。
固体の純鉄は、フェライト（BCC構造）、オーステナイト（FCC構造）、デルタフェライト（BCC構造）の3つの相がある。911℃以下ではフェライト、911℃～1392℃はオーステナイト、1392℃～1536℃はデルタフェライト、1536℃以上は液体の純鉄となる。常温常圧ではフェライトが安定である。強磁性体であるフェライトがキュリー点を超えたところからオーステナイト領域までの770～911℃の純鉄の相は、以前はβ鉄と呼ばれていた。
鉄は人（生体）にとって必須の元素である。鉄分が欠乏すると、血液中の赤血球数やヘモグロビン量が低下し、貧血などを引き起こす。鉄分を多く含む食品はホウレンソウやレバーなどである。
人類にとって最も身近な金属元素の一つで、様々な器具、構造物に使われる。鉄を最初に使い始めたのはヒッタイトである。鉄器時代以降、鉄は最も重要な金属の一つであり、産業革命以降、ますますその重要性は増した。鉄は、炭素などの合金元素の存在により、より硬い鋼となる（→鉄鋼業）。
西洋占星術や錬金術などの神秘主義哲学では、軍神マルスと関連づけられ、
その星である火星を象徴する。
これは、古くから鉄が武器の材料として利用された事や、くすんだ血のような色の錆に由来すると思われる。
こうしたマイナスイメージの延長として、しばしば冷酷非情な人物を形容して「鉄血宰相」「黒鉄公爵」などと言う。
| 目次 |
鉄の代表的な利用
人類にとってもっとも利用価値のある元素である。単体の鉄は、若干の添加物を利用して、鋼材として利用される。鋼材は非常に多くの建造物で利用されている。
また、鉄を使った缶も広く利用されている。飲み物の他、醤油や油などを入れる用途にも使われている。
強磁性があるため、不燃物からの回収が容易であり、再利用率も高い。
赤血球の中に含まれるヘモグロビンは、鉄のイオンを利用して酸素を運搬している。そのため、貧血を起こさないように、鉄分を十分に補充する必要がある。
鉄の主な化合物
- 塩化鉄Ⅱ(FeCl2)
- 塩化鉄Ⅲ(FeCl3)
- 酸化鉄Ⅱ(FeO)
- 酸化鉄Ⅲ(Fe3O3)
- 四塩化三鉄(Fe3O4)
- 硝酸鉄Ⅱ(Fe(NO3)2)
- 硝酸鉄Ⅲ(Fe(NO3)3)
- 二硫化鉄(FeS2)
- 硫化鉄Ⅱ(FeS)
- 硫化鉄Ⅲ(Fe2S3)
- 硫酸鉄Ⅱ(FeSO4)
- 硫酸鉄Ⅲ(Fe(SO4)3)
鉄を作る
産出
選鉱
製錬
鉄の精錬は、よく製鉄と呼ばれる。ごく簡単に言えば、鉄鉱石に含まれる様々な酸化鉄から酸素を除去して鉄を残す、一種の還元反応。アルミニウムやチタンと比べて、化学的に比較的小さなエネルギー量でこの反応が進むことが、現在までの鉄の普及において決定的な役割を果たしている。この工程には比較的高い温度（千数百度）の状態を長時間保持することが必要なため、古代文化における製鉄技術の有無は、その文化の技術水準のバロメーターの一つとなっている。
日本では古来からたたら（鑪、鈩）と呼ばれる製鉄技法が伝えられている（後段を参照）が、現在では半ば観光資源として存続しているのみで、経済活動としての地位は失われている。幕末以降、欧米から多数の製鉄技術者が招かれ、日本の近代製鉄は急速に発展した。現在の日本では、鉄鉱石から鉄を取り出す高炉法とスクラップから鉄を再生する電炉法で、大半の鉄鋼製品が製造されている。高炉から転炉や連続鋳造工程を経て最終製品まで、一連の製鉄設備が揃った工場群のことを銑鋼一貫製鉄所（もしくは単に製鉄所）と呼び、臨海部に大規模な製鉄所が多数立地していることが、日本の鉄鋼業の特色となっている。なお、日本では電炉法による製造比率が粗鋼換算で30%強を占める。鉄が社会を循環する体制が整備されており、鉄のリサイクル性の高さと日本における鉄蓄積量の大きさを示している。鉄スクラップは天然資源に乏しい日本にとって貴重な資源であり、これをどう利用するかが、世界的に鉄鋼資源の不足が懸念される中、注目されるべき課題となっている。
鉄利用の歴史
日本
紀元前3世紀頃 水田の稲作、青銅などとほぼ同時期に日本に伝わった。製鉄技術はなく、当初は輸入されていた。ちなみに、青銅は紀元前1世紀頃から日本で作られるようになる。
農器具が鉄器で作られるようになると、農地の開拓が進んだ。
当初は鉄の農機具は政府の持ちもので、朝借りて来て夕方には洗って返すことになっていた。私有地を耕すのには鉄の農機具を使う事が出来なかったため、良い農地は政府の所有であった。
11世紀頃 鉄の生産が非常に高くなり、鉄が安く売られるようになった。
個人が鉄の農機具を持つ事が出来るようになると、新しい農地が開墾されるようになり個人の所有になった。この個人所有の農地を守るために武士が増えてゆき、これが鎌倉幕府の建設に繋がっていった。
外部リンク
- たたら - 日本の製鉄技術の歴史と解説