鉄
発生・用途・性質
鉄は地殻の5％を占め、金属の中ではアルミニウムに次ぐ存在量、元素では酸素、シリコン、アルミニウムに次ぐ存在量であり、その量は4番目です。 地球の核の主成分である鉄は、地球全体では最も豊富な元素（約35％）で、太陽や他の星にも比較的多く含まれている。 地殻では遊離金属はまれで、グリーンランドの玄武岩や米国（ミズーリ州）の炭素質堆積物中に地球鉄（2〜3％のニッケルと合金）として、また低ニッケルの隕鉄（5〜7％のニッケル）であるカマサイトとして存在している。 ニッケル鉄は、地上の堆積物（鉄21～64％、ニッケル77～34％）および隕石中のテーナイト（鉄62～75％、ニッケル37～24％）に存在するネイティブアロイである。 (自生鉄とニッケル鉄の鉱物学的特性については、自生元素を参照)。 隕石は、鉄とケイ酸塩鉱物の含有量の相対的な割合によって、鉄鉱石、鉄鉱石、石質と分類される。 鉄は他の元素と結合して何百もの鉱物に含まれている。鉄鉱石として最も重要なのは、ヘマタイト（酸化第二鉄、Fe2O3）、マグネタイト（四酸化三鉄、Fe3O4）、リモナイト（水酸化第二鉄、FeO（OH）・nH2O）、シデライト（鉄炭酸塩、FeCO3）などが挙げられる。 火成岩の鉄分含有量は平均5％程度である。 金属は、炭素（コークス）と石灰石を用いた製錬により抽出される。 (鉄の採掘と生産に関する具体的な情報は、鉄の加工を参照のこと。)
| 国 | 鉱山生産2006年（メートルトン）* | 世界鉱山生産量の割合 | 確認埋蔵2006年（メートルトン）*, ** | % of world demonstrated reserves | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| * 推定。 | ||||||||
| **鉄分。 | ||||||||
| **四捨五入のため、詳細は合計に加算されません。 米国内務省、Mineral Commodity Summaries 2007. | ||||||||
| 中国 | 30.0 | 30.8 | 15,000,000 | |||||
| ブラジル | 300,000,000 | ブラジル | 17,700円 | 17,700,000円 | 17,700円 | 17,700,000円 | 17,700円 | |
| オーストラリア | 13.9 | |||||||
| インド | 62億 | |||||||
| ロシア | 6.6 | 8.2 | 31,000,000 | 17.2 | ||||
| Ukraine | 73,000,000 | 200,000,000 | 11.3 | |||||
| Ukraine | 2,200,000,000,000円 | 11.21 | ||||||
| 米国 | ||||||||
| 南アフリカ | 0.8 | |||||||
| カナダ | 2.4 | 2.4 | 3,500,000,000 | 3,000,000, 2.4 | 3.4 | 3,000,000,0000 | 2,500,000 | 1.4 |
| Sweden | 24,000,000 | 5,000,000 | 5,500,000 | 5,500,000 | ||||
| イラン | 20,000,000 | 0.8 | ||||||
| ベネズエラ | 1.4 | 1.2 | 3,600,000 | 2.0 | ||||
| Kazakhstan | 15,000,000 | 7,400,000 | 4.1 | |||||
| モーリタニア | ||||||||
| メキシコ | 1,000,000 | 900,000 | 0.5 | |||||
| その他の国 | 43,000,000 | 17,000,000,000 | 9.4 | |||||
| 世界合計 | 100*** | 180,000,000 | ||||||
人間の体内の鉄分は平均約4.5g（約0.004％）で、そのうち約65％は肺から全身に酸素分子を運ぶヘモグロビンの形で、1％は細胞内の酸化を制御するさまざまな酵素の中で、残りの大部分は将来ヘモグロビンに変換するために体内（肝臓、脾臓、骨髄）に貯蔵されています。 赤身の肉、卵黄、ニンジン、果物、全粒小麦、緑黄色野菜は、平均的な成人が1日に必要とする10～20ミリグラムの鉄分のほとんどを供給しています。 鉄欠乏による）低色素性貧血の治療には、多くの有機または無機の鉄（通常は鉄）化合物のいずれかが使用されます
一般に入手できる鉄には、製錬中にコークスから採取される少量の炭素がほぼ常に含まれています。 また、「鉄」は、その性質上、硬くてもろい鋳鉄（4％）から、より可鍛性の高い低炭素鋼（0.1％以下）まで、さまざまに変化します。 今すぐ購読
純粋な形の鉄の真の同素体が3つ存在します。 体心立方結晶構造を特徴とするデルタ鉄は、1,390℃以上の温度では安定である。 この温度以下では、面心立方（または立方最密充填）構造で常磁性（磁場が存在する限り、弱い磁化しかできない）のガンマ鉄に転移し、炭素と固溶体を形成する能力が製鋼において重要である。 910℃では常磁性体のα鉄に転移し、これも体心立方構造である。 773℃以下では、α鉄は強磁性（永久に磁化できる）となり、これは電子構造の変化を示すが、結晶構造の変化はない。 773℃（キュリー点）以上では、強磁性を完全に失います。
純鉄は非常に反応性が高い。 非常に細かく分割された状態では、金属鉄は自然発火する（すなわち、それは自然に発火する）。 また、加熱すると塩素と激しく結合し、ハロゲン、硫黄、リン、ホウ素、炭素、ケイ素などさまざまな非金属と結合する（鉄の技術冶金では炭化物とケイ化物相が主要な役割を果たす）。 金属鉄は希薄な鉱酸に容易に溶解する。 非酸化性の酸および空気のないところでは、+2酸化状態の鉄が得られる。 空気がある場合、または温めた希硝酸を使用した場合、鉄の一部はFe3+イオンとして溶液中に出てきます。 しかし、濃硝酸や重クロム酸を含む酸などの非常に酸化力の強い媒体は、クロムと同様に鉄を不動態化（通常の化学的活性を失う）させる。
天然の鉄は4つの安定同位体の混合物である：鉄56（91.66パーセント）、鉄54（5.82パーセント）、鉄57（2.1695>
鉄の化合物は、メスバウアー効果（ガンマ線が反動なしに原子核に吸収・再放射される現象）として知られる現象を利用することで研究が可能である。 メスバウアー効果は全元素の約3分の1で観測されているが、化学者にとってこの効果が主要な研究手段となっているのは、特に鉄（と、それよりは少ないがスズ）である。 鉄の場合、この効果は、鉄原子の酸化状態、電子配置、化学環境に影響される非常に鋭い周波数のガンマ線を吸収することによって、鉄57の原子核が高エネルギー状態に励起されるという事実に基づいており、鉄原子の化学的挙動のプローブとして使用することができる。 鉄57の顕著なメスバウアー効果は、磁性やヘモグロビン誘導体の研究、非常に正確な核時計の製造に利用されている
。