Chemisches Element · Referenzseite

26Fe

Eisen

Eisen ist Element 26 (Fe) in Periode 4, Gruppe 8 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d6 4s2.

Ordnungszahl26

Standard-Atomgewicht55.845(2)

Gruppe8

Periode4

Blockd

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d6 4s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Eisen spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Ar] 3d6 4s2 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Eisen bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Eisen bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 7.874 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 811 K (1 538 °C); Siedepunkt: 3 134 K (2 861 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Eisen vorkommt und wofür es verwendet wird

Eisen wird vor allem in Form von Stahl und Gusseisen genutzt und ist damit ein Grundwerkstoff für Bauwesen, Verkehr, Maschinen und Werkzeuge. In Organismen ist Eisen außerdem Bestandteil wichtiger Proteine wie Hämoglobin.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Metallurgie und Stahl

Eisen spielt in Metallurgie und Stahlherstellung als Grundmetall, Legierungsbestandteil oder Teil von Gewinnungs- und Raffinationsprozessen eine Rolle.

Bauwesen

Materialien mit Eisen werden im Bauwesen genutzt, wenn ihre mechanischen, chemischen oder thermischen Eigenschaften dafür geeignet sind.

Biologie

Eisen ist in biologischen Systemen Bestandteil von Molekülen, Enzymen oder Ionenhaushalten. Entscheidend ist dabei die konkrete chemische Form, nicht das freie Element.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Eisen steht in Periode 4, Gruppe 8 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Mangan; rechts davon Cobalt, Technetium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 14 · 2

Dichte7.874 g/cm³

Schmelzpunkt1 811 K (1 538 °C)

Siedepunkt3 134 K (2 861 °C)

Pauling-Elektronegativität1.83

Erste Ionisierungsenergie762.5 kJ/mol

Elektronenaffinität14.79 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Geschichte von Eisen umfasst die Beobachtung seiner Stoffe, die Identifizierung als eigenständiges Element und die spätere Einordnung nach Ordnungszahl. Diese Schritte lagen historisch nicht immer zeitlich zusammen.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 55.845(2). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Eisen besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Eisen hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.