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铁(金属元素)

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铁（Ferrum）是一种金属元素，原子序数为26，铁单质化学式：Fe，英文名：iron。平均相对原子质量为55.845。纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。熔点1538℃、沸点2750℃，能溶于强酸和中强酸，不溶于水。铁有0价、+2价、+3价、+4价、+5价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+4价、+5价和+6价少见。

铁在生活中分布较广，占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，位居地壳含量第四。纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属，用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一（另外两种是铬和锰）（其实纯净的生铁是银白色的，铁元素被称之为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色四氧化三铁的保护膜）。另外人体中也含有铁元素，+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。

主要使用的铁矿石有：Fe2O3（赤铁矿）、Fe3O4（磁铁矿）、FeCO3（菱铁矿）等。

研究简史

人类最早发现铁是从天空落下的陨石，陨石含铁的百分比很高（铁陨石中含铁90.85%），是铁和镍、钴的混合物。考古学家曾经在古坟墓中，发现陨铁制成的小斧；早在古埃及4000年前的第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教经文中，就记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。铁在当时被认为是带有神秘性的最珍贵的金属，埃及人干脆把铁叫做“天石"。在古希腊文中，“星”与“铁”是同一个词。

有铁制物件最早发现于公元前3500年的古埃及。它们包含7.5%的镍，表明它们来自流星。古代小亚细亚半岛（也就是现今的土耳其）的赫梯人，是第一个从铁矿石中熔炼铁的，约公元前1500年这种新的，坚硬的金属给了他们经济和政治上的力量。铁器时代开始了。某些种类的铁明显优于其它的，依赖于它的碳含量，尽管这并不被赏识。某些铁矿石包含钒，生产出叫做大马士革的钢，很适合制剑。

在我国，从战国时期到东汉初年，铁器的使用开始普遍起来，成为了我国最主要的金属。铁的化合物四氧化三铁就是磁铁矿，是早期司南的材料 1978年，在北京平谷县刘河村发掘一座商代陵墓，出土许多青铜器，最引人注目的是一件古代铁刃铜钺，经鉴定铁刃是由陨铁锻制的，这不仅表明中国最早发现的铁也来自陨石，也说明我国劳动人3300多年前就认识铁并熟悉了铁的锻造性能，识别了铁和青铜在性质上的差别，并且把铁用于锻接铜兵器，以 由于陨石来源极其稀少，从陨石中得来的铁对生产没有太大作用，随着青铜技术的成熟，铁的冶炼技术才逐步发展。我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交的时期出现的，距离今大约2500年。我国炼钢技术发展也很早，1978年，湖南省博物馆长沙铁路车站建设工程文物发掘队从一座古墓出土一口钢剑，从古墓随葬器的器型，纹饰以及墓葬的形制断定是春秋晚期的墓葬。这口剑所用的钢经分析是含碳量0.5%左右的中碳钢，金相组织比较均匀，说明可能还进行过热处理。

古代世界劳动人民的炼铁技术也是杰出的，至今竖立在印度德立附近的一座清真寺大门后的铁柱，是使用相当纯的铁铸成的，当时如何生产这样的铁，现代人也认为是一个奇迹。有人分析了它的成分，含铁量大于99.72%，其余是碳0.08%，硅0.046%，硫0.006%，磷0.114%。 第一个解释不同类型的铁的人是René Antoine Ferchault de Réaumur，他写了一本书关于这个主题于1722年。解释了为什么钢，熟铁和铸铁包含一定量的木炭后会更卓越。工业革命在同一世纪开始，大规模的依赖于这种金属。开创现代炼钢新纪元的是一名叫贝塞麦（HenryBessemer）的浇铸工人，他在1856年8月11日宣布了他的可倾倒式转炉。随着工业发展，在建设和生活中出现了大量废钢和废铁，这些废料在转炉中不能使用，于是出现了平炉炼钢，是由德国西门子兄弟以及法国马丁兄弟同时创建的，时间是在19世纪60年代初。