生活中重要的金属

生活中重要的金属——铁

在现实生活中，铁可以算得上是最有用、最价廉、最丰富、最重要的金属了。在工农业生产中，每天都离不开铁；衣食住行，缺了铁寸步难行；国防和战争，更是钢铁的较量。从某种意义说，钢铁的年产量可以代表着一个国家的现代化水平。

铁用途广泛

尽管我们经常把钢和铁连在一起讲，可是实际上，它们各有各的特定含义。

铁位于周期表第四周期第Ⅷ族。元素符号Fe，原子序数26，是一种重要的过渡元素。光亮的银白色金属，密度7.86克/立方厘米，熔点1535℃，沸点2750℃。纯铁的抗蚀力相当强，但通常的铁都含有碳和其他元素，因而它的熔点降低，抗蚀力也减弱。铁是银白色金属，有导热性，也能导电。但导电性比铜、铝都差。铁能被磁体吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性。

铁

铁延展性很好，可以展成薄片、拉成细丝。但是，通常见到的铁却是黑色的。这是因为铁很容易生锈，表面蒙上一层黑褐色的铁锈的缘故。因此铁也被称为“黑色金属”，钢铁工业也叫做“黑色冶金工业”。

冷的浓硝酸或冷的浓硫酸能使铁钝化。含有杂质的铁在潮湿空气中易生锈。能溶于稀酸。加热时能同卤素、硫、磷、硅、碳等非金属反应，但同氮不能直接化合。氮化铁须在氨气中加热生成。

重要矿石有赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿和菱铁矿等。铁是工业部门和日常生活不可缺少的金属。纯铁可由氢气还原纯氧化铁而得，还原铁粉可用于粉末冶金。工业上将铁矿石、焦炭和助熔剂（石灰石）置于高炉内冶炼而得，其中含有碳、硫磷、硅等元素。据含碳量不同，又可分为生铁、熟铁、钢等。生铁含碳在1.7%～4.5%之间；熟铁含碳在0.1%以下；而钢的含碳量介于生铁和熟铁之间，在0.1%～1.7%之间。

钢是指含碳量0.03%～2%的铁碳合金。钢坚硬，有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类方法很多，根据冶炼方法可分为平炉钢、电炉钢、转炉钢和坩埚钢，根据用途可分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。若按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢即普通钢，它所含的碳、硅、锰、硫、磷等比生铁要少得多。碳素钢的性质与含碳量有关，含碳量越多的硬度越大，含碳量越低的韧性越强。工业上一般把含碳量低于0.3%的叫低碳钢；含碳量在0.3%～0.6%之间的叫中碳钢；含量在0.6%以上的叫高碳钢。低碳钢和中碳钢用来制造机器零件、管子等；高碳钢用来制造刀具、量具和冲压模具等。合金钢也叫特种钢。是含有一定量的合金元素的钢，常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钨、钼、钒、钛、锆、铝、铜、铌、硼等。由于所加入的合金元素不同，使钢具有不同的性能和用途。例如，钨钢、锰钢硬度很大，可制金属加工工具、拖拉机履带和车轴等；锰硅钢韧性特别强，可以制造弹簧片、弹簧圈；钼钢能抗高温，可以制造飞机的曲轴、特别硬的工具等；钨铬钢的硬度大，韧性很强，可以做机床刀具和模具；镍铬钢抗蚀性强，不易氧化，也叫不锈钢，可以制造化工生产上用的耐酸塔以及医疗器械、日常用具等。

铁元素是现代金属材料中最重要的金属，而且在人类历史上，它曾经显赫荣耀一时。它是戴着神秘的光环降临人世间的。

人类在铁的使用上有着悠久历史。大约在4500年前，人类便开始和铁密切接触了。不过，那时的铁是来自太空的陨铁。铁陨石中含铁量为90%，还有不到10%的镍和钴。

在古代美索不达米亚的乌尔城旧址——伊拉克境内，曾经发掘在古代苏美尔人的墓葬中，有一柄用陨铁制成的小斧。而苏美尔人的语言中，铁就是“天降之火”——陨石的意思。

陨石

埃及人把铁称为“天石”，认为是上天赐予的神奇的石头，对它十分崇拜，用它作为太阳神神像的宝座。

在古希腊语里，“铁”和“星星”是同一个词。

我国在世界冶炼历史上是最早冶炼生铁的国家。早在春秋时代，我国就出现了用生铁铸造的农具和兵器，比欧洲早1900年。

铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。距地面3000公里深的地心，却是一个铁镍的核心。这个核心内含90%多的铁和不到10%的镍。地核的温度高达5000℃，压力高达两三百万个大气压。在那儿，铁不仅熔化为液体，而且密度比地面上的固体铁高50%。它集中了地球1/3的质量。如果将地球比作一枚鸡蛋，这个铁镍地核好比鸡蛋黄。

在化学组成方面地下的铁镍核心又与天降的陨铁是那样的一致。这说明陨铁根本不是神灵赐给的，天体也并不是那样的神秘。和地球一样，它也属于统一的物质世界。

通过铁陨石研究，天体化学家和地球化学家们指出，铁元素是浩渺宇宙中最普遍的重元素。宇宙中的氢、氦，经过一代又一代的聚变，产生了碳、氧、氖、镁。镁再聚合成硅，随后又形成铁。不过，当恒星所有的元素都转化成铁元素的时候，它的末日就临近了。因为铁原子有最大的稳定性，它的内能已经降到最低点。也就是说，不管将铁原子如何转变，是变成更复杂的原子，还是较简单的原子，都需要对它施加一个外在能量。至于那些地球上比铁更复杂的铜、银、金、铀等元素，那是在超新星爆发的过程中，由铁转化而来的，含量比铁要少得多。

铁是天体演化过程中一个非常重要产物。

人体全身的铁量不过3～5g，但是功能极为重要。铁是血红蛋白的重要组成元素，大约65%的铁存在于血红蛋白中，血红蛋白在人体内主要执行输送氧和携带排出二氧化碳的任务。此外，血红蛋白还有维持血液酸碱平衡的作用。

人体中大约35%的铁为储存铁，储存铁的主要形式是铁蛋白，主要分布在肝脏、脾脏、骨髓等网状内皮系统。整个铁蛋白分子呈球形，具有相当大的结合和贮存铁的能力，这种能力足以维持体内铁的供应。铁蛋白具有调节肠道铁吸收的功能，还可防止原子铁对组织和细胞产生毒性作用。另外，铁蛋白有调节粒细胞和巨噬细胞的作用，在感染时参加营养免疫。有人发现与白血病相关的抑制物也是一种铁蛋白。在临床上，血清铁蛋白是一个很有价值的指标，其值低为缺铁，值高为铁过多，这与肝细胞坏死、炎症、肿瘤有关。

因造血原料里缺少铁会引起缺铁性贫血。只要不偏食，不大出血，成年人一般不会缺铁。少年儿童和孕妇要注意预防缺铁。鸡蛋、瘦肉、多种蔬菜、水果和红糖都是富含铁质的营养食品。所谓的煤气中毒（一氧化碳中毒），也是血红素中的铁原子核心被一氧化碳气体分子紧紧地包围住，丧失吸收氧气分子的能力，中毒了。