1. 철 (Fe, Iron)
ㅇ 지각 원소 중 산소,규소,알루미늄 다음으로 4번째 풍부한 성분
ㅇ 자연계에 존재하는 철은,
- 순수한 상태로 발견되지 않고,
- 산소와 결합한 형태의 산화철 광물(철 광석)로 존재함
ㅇ 순수한 철은,
- 광택이 나는 은백색 임
- 알루미늄 보다 더 무름
- 공기 중에서 물(수증기)과 반응하여, 쉽게 부식 됨
ㅇ 철의 응용 ☞ 철, 강, 철강 합금 참조
2. 화학원소 특징
ㅇ 원소 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 4s2
ㅇ 결정구조 : BCC (체심 입방)
- 철 동소체 (Fe)로써, 3개의 고체 상을 갖음
. 912 ℃ 이하 (α-Fe) : BCC(체심입방) 결정구조
. 912~1400 ℃ (γ-Fe) : FCC(면심입방) 결정구조
. 1400 ℃ 이상 (δ-Fe) : BCC(체심입방) 결정구조
3. 산화철 (Iron Oxide)
ㅇ 철과 산소의 화합물
- 산화철(Ⅱ) : FeO, (iron monoxide, wüstite)
. 산화 제일철/2 산화 1 철/일산화철/이산화철
. Fe2+ : 철(Ⅱ) 이온
- 산화철(Ⅲ) : Fe2O3, (Iron(Ⅲ) oxide, ferric oxide)
. 산화 제이철/3 산화 2 철
. Fe3+ : 철(Ⅲ) 이온
. 적철석 (철강재료의 주 원료임)
- 산화철(Ⅱ,Ⅲ) : Fe3O4, (triiron tetraoxide)
. 사산화 삼철/4 산화 3 철
. 자철석 (흑색의 무거운 분말, 자발 자성을 갖는 자성 산화철)
4. 산화철 광물 / 철 광석 (Iron Ore)
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(赤鐵鑛)/적철광(赤鐵石) (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)