製品紹介
バー
ビーズと球体
ボルト＆ナット
坩堝
ディスク
繊維
映画
フレーク
フォーム
フォイル
顆粒
ハニカム
インク
ラミネート
しこり
メッシュ
メタライズド・フィルム
プレート
粉類
ロッド
シーツ
単結晶
スパッタリングターゲット
チューブ
洗濯機
ワイヤー
コンバータと計算機
私たちのために書く
鉄：元素の性質と用途
鉄とは何か？
鉄という元素
鉄（Fe）は地球上で最も豊富な元素の一つであり、人類の技術進歩の基礎を形成している。鉄は遷移元素であり、主に地殻中のヘマタイト（Fe2O3）やマグネタイト（Fe3O4）といった鉱物の形で発見される。工業的な利用は別として、鉄は生物学的プロセスにおいて基本的な役割を果たすため、生物にとって不可欠である。例えば人間の場合、鉄は酸素運搬に利用される赤血球タンパク質であるヘモグロビンの主要成分である。鉄が人類にとって最も身近で貴重な元素のひとつである理由のひとつは、この生物学的および技術的な二重の意義にある。
鉄の金属と合金
純鉄は軟らかく延性があるが、炭素や他の元素と合金化すると、非常に優れた強度、耐久性、耐食性を持つ材料に変化する。主に鋼鉄（炭素含有量が少なく、強靭で汎用性が高い）と鋳鉄（炭素含有量が多く、硬くて耐摩耗性が高い）に分類される。
鉄の歴史
鉄は、人類が生活していく過程で不可欠な要素であった。紀元前1200年頃に始まった鉄器時代は、人々が青銅器から鉄でできた道具や武器を使うようになり、農業、戦争、建築を変えた革命の時代であった。何世紀にもわたり、製錬や合金化などの精錬工程を経て、人々は鉄をより自在に操れるようになり、その結果、今日使用されている鉄を主成分とする金属や合金の種類が豊富になった。
性質
化学的性質
鉄は化学的に非常に反応性が高く、特に酸素との反応性が高いため、一般的に錆として知られる酸化鉄が形成される。錆は、鉄系製品を使用・保管する際の最大の問題の一つであろう。鉄には通常2つの安定した酸化数があります：+2（第一鉄）と+3（第二鉄）である。これらの酸化数は、酸と反応する場合など、ほとんどの化学反応にとって極めて重要である。
例えば、鉄が塩酸と反応すると、塩化第一鉄（FeCl2）と水素ガスが生成される。高温になると、鉄は炭素と反応し、現代の建築や製造の基礎である鋼鉄を生成する。鉄の反応性は、合金元素や環境条件によって大きく変化するが、大気条件や不純物元素の混入は、鉄の化学的挙動に大きく影響する可能性がある。
物性データ表
|
物性値 |
値 |
|
原子番号 |
26 |
|
原子質量 |
55.845 u |
|
密度 |
7.87 g/cm^3 |
|
1,538 °C |
|
|
沸点 |
2,862 °C |
|
外観 |
メタリックグレーまたは銀色 |
|
電気伝導率 |
中程度 |
|
磁気特性 |
磁性 |
製鉄と鉄のその他の一般的用途
鉄の重要な工業的用途は、建設、輸送、機械に使われる最も普遍的な金属である鋼鉄の生産である。鉄鋼は鉄の硬さと強さ、延性を兼ね備えており、梁、棒、板などの構造材に利用される。鋳鉄も主要な製品で、熱伝導性と圧縮強度が評価されている。鋳鉄は、エンジンブロック、パイプ、調理器具、重機などに使われている。
鉄は生物学的にも極めて重要である。鉄はヘモグロビンとミオグロビンという血液や筋肉に酸素を供給するタンパク質の必須成分である。鉄がないと、人間や他の生物は貧血などの病気にかかりやすくなり、酸素供給やエネルギー生産が損なわれる。
これらの産業用途の多くは、原料として高純度の鉄、合金鉄、酸化鉄を必要とする。スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）のような専門サプライヤーは、研究および生産ニーズに対応するため、さまざまな鉄系製品を提供している。
調製方法
鉄の工業生産は通常、鉄鉱石から始まり、鉄鉱石は抽 出され、製錬によって精製される。鉄鉱石は、コークス（炭素）と石灰石とともに高炉で製錬される。高熱で鉄鉱石と不純物が分離され、溶けた鉄ができる。鉄鉱石は精製されたり、鉄鋼や他の鉄化合物を形成するために組み合わされたりする。
直接還元法は、より環境に優しい代替方法として、近年ますます普及している。直接還元法は、水素またはその他の還元剤を使用して鉱石を還元し、鉄を抽出する方法であり、製錬よりも炭素排出量が少ない。
よくある質問
鉄の主な産業用途は何ですか？
鉄は、その強度、柔軟性、信頼性が評価され、建設、輸送、製造などの用途に使用されています。
鋳鉄は鋼鉄とどう違うのですか？
鋳鉄は炭素を多く含むためもろいですが、圧縮志向の使用や保温には理想的です。鋼鉄はより強く耐久性があり、構造的・機械的用途の両方でより多くの用途に利用することができます。
鉄の生産に関する環境問題は？
従来の製錬ではCO2が排出され、廃棄物も発生します。水素による直接還元などの新しい製法は、こうした環境への影響を最小限に抑えることを目的としています。
鉄は人体でどのように機能するのですか？
鉄は、赤血球内で酸素を運搬するヘモグロビンを生成するために必要です。健康な血液を維持し、貧血を予防するためには、健康なレベルの鉄の摂取が必要です。
高純度の鉄や鉄系材料をお探しですか？
スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ(SAM)は、工業用および研究用の鉄製品を幅広く提供しています：
- 純鉄(Fe)- 棒、シート、ワイヤー、パウダーなど様々な形状があります。
- 鉄合金- スチール、鋳鉄、カスタム組成を含む
- 酸化鉄（Fe₂O₃、Fe₃O₄）- 顔料、磁性材料、触媒用
Chin Trento
