Fe   Iron   철 (Fe)

(2023-09-06)

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1. 철 (Fe, Iron)지각 원소산소,규소,알루미늄 다음으로 4번째 풍부한 성분

  ㅇ 자연계에 존재하는 철은, 
     - 순수한 상태로 발견되지 않고, 
     - 산소와 결합한 형태의 산화광물(철 광석)로 존재함

  ㅇ 순수한 철은,
     - 광택이 나는 은백색 임
     - 알루미늄 보다 더 무르지만, 탄소가 소량 섞이면 강해짐 (탄소강)
     - 공기 중에서 물(수증기)과 반응하여, 쉽게 부식 됨

  ㅇ 철의 응용  ☞ , , 철강 합금 참조


2. 철의 화학적 특징원소 기호  :  Fe
  ㅇ 원자번호  :  26
  ㅇ 주기율표  :  8족 4주기
  ㅇ 원자량    :  55.845 [g/mol]
  ㅇ 밀도      :  7.74 [g/㎤]
  ㅇ 전자배위  :  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2녹는점    :  1,538 ℃
  ㅇ 끓는점    :  2,862 ℃
  ㅇ 결정구조  :  BCC (체심 입방) (상온)


3. 철 동소체

  ㅇ 철은, 철 동소체 (Fe)로써, 다음과 같이 3개의 고체 을 갖을 수 있음
     -  912 ℃ 이하    (α-Fe, α 철) : BCC(체심입방) 결정구조
        . `알파 철 (α-Fe)` 또는 `페라이트` 라고 불리움
     -  912 ~ 1400 ℃  (γ-Fe, γ 철) : FCC(면심입방) 결정구조
     -  1400 ℃ 이상   (δ-Fe, δ 철) : BCC(체심입방) 결정구조
     -  약 1,538 ℃(용융점) 이상      : 순철은 이 온도 이상에서 녹음(용융액)


4. 산화철, 철 산화물 (Iron Oxide)

  ㅇ 철과 산소화합물
     - 산화철(Ⅱ) : FeO, (iron monoxide, wüstite)
        . 산화 제일철 / 산화 제1철 / 2 산화 1 철/일산화철/이산화철
        . Fe2+ : 철(Ⅱ) 이온
     - 산화철(Ⅲ) : Fe2O3, (Iron(Ⅲ) oxide, ferric oxide)
        . 산화 제이철 / 산화 제2철 / 3 산화 2 철 
        . Fe3+ : 철(Ⅲ) 이온
        . 적철석 (철강재료의 주 원료임)
     - 산화철(Ⅱ,Ⅲ) : Fe3O4, (triiron tetraoxide) 
        . 사산화 삼철 / 4 산화 3 철
        . 산화 제1철과 산화 제2철이 결합되어 있는 상태
           .. 2개의 Fe3+ 이온 및 1개의 Fe2+ 이온이 있는 것으로 볼 수 있음
        . 자철석 (흑색의 무거운 분말, 자발 자성을 갖는 자성 산화철 : 나침반, magnetite)


5. 산화철 광물 / 철 광석 (Iron Ore)  :  철을 포함한 광석

  ㅇ 철 광석 (Iron Ore)
     - 40 ~ 60 % 이상의 철을 함유한 광석
        . 적철 (Hematite) 광석  : Fe2O3, 40~60 (% C)
        . 자철 (Magnetite) 광석 : Fe3O4, 50~70 (% C)
        . 갈철 (Limonite) 광석  : Fe2O3·nH2O, 30~40 (% C)
        . 능철 (Siderite) 광석  : FeCO3, 30~40 (% C)
     - 이산화규소 같은 불순물이 포함됨

  ㅇ 적철석 (赤鐵石) / 적철광 (赤鐵鑛) (Hematite)
     - 3 산화 2 철(Ⅲ)이라하는 철 화합물
        . 화학식 : Fe2O3 (3 산화 2 철)
        . 몰질량 : 159.7 g/mol (Fe 55.85 g/mol, O 16.0 g/mol)

  ㅇ 자철광 (磁鐵鑛, Magnetite)
     - 암석,흙 등에서 붉은 깔을 보이는 철 광석  
     - 화학식 : Fe3O4
     - 자철석 (흑색의 무거운 분말)
     - 자발 자성을 갖음 (그 자체가 천연 자석자성 산화철)
     - 나침반 (magnetite)에 쓰임

화학원소 종별
   1. 수소 (H)   2. 헬륨 (He)   3. 리튬 (Li)   4. 탄소 (C)   5. 질소 (N)   6. 산소 (O)   7. 나트륨 (Na)   8. 마그네슘 (Mg)   9. 알루미늄 (Al)   10. 규소 (Si)   11. 인 (P)   12. 황 (S)   13. 칼슘 (Ca)   14. 철 (Fe)   15. 니켈 (Ni)   16. 구리 (Cu)   17. 세슘 (Cs)   18. 텅스텐 (W)   19. 할로젠(Halogen) 류   20. 기타 화학원소들  


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