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化学元素 · リファレンス

26Fe

鉄

鉄は原子番号26、元素記号Feの元素です。周期表では第4周期・第8族・dブロックに位置し、室温での基準状態は固体です。電子配置は[Ar] 3d6 4s2です。

原子番号26

標準原子量55.845(2)

族8

周期4

ブロックd

電子配置[Ar] 3d6 4s2

電子構造

化学的性質を決めるもの

遷移金属ではd電子と外側のs電子が化学結合に関与し、複数の酸化状態や錯体をとりやすくなります。

鉄の電子配置は[Ar] 3d6 4s2です。酸化状態、配位子、結晶構造の違いが、色、磁性、触媒作用、機械的性質などに反映されます。

化学形

化合物・イオン・材料

鉄は合金、酸化物、硫化物、Fe²⁺・Fe³⁺の塩、配位錯体などをつくります。酸化状態を行き来しやすいことは、腐食、触媒、生体内の酸化還元反応の理解にも重要です。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は固体です。掲載している密度は7.874 g/cm³です。融点は1 811 K (1 538 °C)です。沸点は3 134 K (2 861 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

鉄はどこにあり、何に使われるか

鉄は鉱石中の酸化物などから得られ、鋼の主成分として建築、機械、輸送、工具に広く使われます。生体内ではヘモグロビンなどの鉄含有分子にも重要な役割があります。

具体例

実際の用途

冶金と鉄鋼

鉄は冶金と鉄鋼に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

建設材料

鉄は建設材料に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

生物学

鉄は生物学に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

鉄は第4周期・第8族・dブロックにあります。周辺にはマンガン、コバルト、テクネチウム、ルテニウムなどが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類遷移金属

室温での状態固体

電子殻2 · 8 · 14 · 2

密度7.874 g/cm³

融点1 811 K (1 538 °C)

沸点3 134 K (2 861 °C)

ポーリング電気陰性度1.83

第一イオン化エネルギー762.5 kJ/mol

電子親和力14.79 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

鉄または鉄を含む材料は古代から知られていました。古代の利用、化学元素としての認識、原子番号26による現代的な定義は、それぞれ異なる歴史段階です。

同位体

同位体組成と原子量

鉄の標準原子量は55.845(2)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

鉄には少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

鉄の安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。