鐵在自然界中含量豐富,化學(xué)性質(zhì)活潑,能夠形成多種應(yīng)用廣泛的物質(zhì)及材料,富有發(fā)展?jié)摿Α：喪隽髓F元素的發(fā)現(xiàn)與性質(zhì),并重點(diǎn)介紹了鐵的功能與應(yīng)用。其中鐵的應(yīng)用主要圍繞鐵及其化合物在醫(yī)學(xué)治療、能源材料和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用進(jìn)行了闡述。 

【文章來源】：化學(xué)教育(中英文). 2020,41(20)北大核心

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【部分圖文】：

鐵制農(nóng)具

鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,從地球化學(xué)角度來看,鐵在自然界中有4種穩(wěn)定同位素,分別為54Fe、56Fe、57Fe、58Fe,鐵能夠廣泛參與低溫和高溫地質(zhì)環(huán)境中各類生物或無機(jī)氧化還原過程,被看作是地質(zhì)過程中最重要的氧逸度緩沖劑[4]。從配位化學(xué)角度來看,鐵原子或鐵離子可與無機(jī)、有機(jī)離子或分子彼此結(jié)合形成不同配位化合物,比如為印墨和涂料工業(yè)所大量采用的廉價(jià)深藍(lán)色無機(jī)顏料普魯士藍(lán),又名亞鐵氰化鐵,化學(xué)式為Fe4[Fe(CN)6]3,見圖3。它被認(rèn)為是最早見于記錄的配合物,與黃色顏料鉻酸鉛以某種比例混合后形成鉛鉻綠的綠色油漆顏料。從磁化學(xué)角度來看,鐵及鐵形成的合金與化合物均具有磁性,這一性質(zhì)也稱為“鐵磁性”,例如含鐵類礦石中最普遍的礦物——磁鐵礦,主要成分為Fe3O4。顏色為鐵黑色,具有強(qiáng)磁性,在中國古代典籍中被稱為“磁石”。再比如采用磁屏蔽方法解決無線電能傳輸系統(tǒng)中的磁泄漏問題,與鋁相比,錳鋅鐵氧體(鐵的復(fù)合氧化物,一種軟磁鐵氧體)屏蔽材料可顯著提高系統(tǒng)傳輸效率,減少漏磁現(xiàn)象的產(chǎn)生[5]。3 鐵的功能與應(yīng)用

鐵為元素周期表中的第26號元素,位于第四周期,Ⅷ族�；瘜W(xué)符號為Fe,原子外層電子排布為3d64s2,相對原子質(zhì)量為55.85。鐵是歷史上最早發(fā)現(xiàn)的元素之一,來自于天空掉落的隕石,其中鐵隕石中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.85%。美國“好奇號”火星車曾在火星上發(fā)現(xiàn)具有獨(dú)特形狀和表面光澤的巨大鐵隕石,這塊鐵隕石被命名為“黎巴嫩”,見圖1。應(yīng)用微波消解/電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)檢測隕石中的微量元素,與石隕石(主要成分是硅酸鹽)相比,鐵隕石中的重金屬元素和稀土元素的含量遠(yuǎn)高于石隕石[1]。鐵在古埃及時(shí)期被看作是神妙莫測的寶貴金屬,那時(shí)的埃及人干脆將鐵稱為“天石”。關(guān)于鐵元素的名稱用字,由于在我國古代文獻(xiàn)《漢書食貨志》《說文解字》《神農(nóng)本草經(jīng)》等中有過記錄,因而被確立為“鐵(Fe)”[2]。鐵在自然界中分布較廣泛,元素含量在地殼中處于第4位,僅次于氧、硅、鋁。而在人類早期發(fā)現(xiàn)和利用鐵時(shí),卻遇到一些困難,因?yàn)榧儍舻纳F(銀白色)很容易被氧化,表面常常會覆蓋一層黑色“保護(hù)膜”(主要成分為四氧化三鐵),這也是鐵元素在工業(yè)上被稱為“黑色金屬”的由來。為了在生產(chǎn)中更好地利用鐵,隨著青銅冶鑄技術(shù)的成熟,鐵的冶煉技術(shù)也開始逐漸發(fā)展,標(biāo)志著人類發(fā)展史中“鐵器時(shí)代”隨之到來。目前世界上發(fā)現(xiàn)最早的鐵器為公元前2500年左右在古代小亞細(xì)亞地域(現(xiàn)今土耳其)的赫梯人陵墓中出土的銅柄鐵刃匕首。隨著冶鐵技術(shù)向外傳播,自公元前800年至公元前500年,冶鐵技術(shù)由伊朗傳播到中國[3]。在我國,中原區(qū)域居民的人工冶鐵技術(shù)約萌芽于西周晚期到春秋早期,之后從戰(zhàn)國時(shí)期到東漢初年,使用鐵器開始普遍,比如鐵制農(nóng)具得到發(fā)展,見圖2。鐵在當(dāng)時(shí)成為我國最主要的金屬,以上就是我國冶鐵技術(shù)的起源。時(shí)至今日,人類生活中用量最多的金屬也非鐵莫屬,比如日常生活中常見的柵欄、門鎖、鐵壺、工具等,這也體現(xiàn)出鐵在實(shí)際生活中具有十分重要的使用價(jià)值。


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