物理性質

高純鐵絲

外觀與形狀：純鐵是帶有銀白色金屬光澤的金屬晶體，通常情況下呈灰色到灰黑高純鐵絲色無定形細粒或粉末。

有良好的延展性、導電、導熱性能。

有很強的鐵磁性，屬于磁性材料。

比熱容為460J/(kg·℃)。

聲音在鐵中的傳播速率：5120m/s。

純鐵質地軟，不過如果是鐵與其他金屬的合金或者是摻有雜質的鐵，通常情況下熔點降低，硬度增大。

晶體結構：面心立方和體心立方。

鐵的相對原子質量為55.85，基态原子電子排布式為：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d64s2。 [5] （粗體部分是價電子）

化學性質

生鏽前的鐵釘

鐵是工業部門不可缺少的一種金屬。鐵與少量的碳制成合金——鋼，磁化之後不易去磁，是優良的硬磁材料，同時也是重要的工業材料，并且也作為人造磁的主要原料。鐵有多種同素異形體。

鐵是比較活潑的金屬，在金屬活動順序表裡排在氫的前面，化學性質比較活潑，是一種良好的還原劑。鐵在空氣中不能燃燒，在氧氣中卻可以劇烈燃燒。

鐵是變價元素，0價隻有還原性， 6價隻有氧化性， 2， 3價既有還原性又有氧化性。在置換反應中一般顯 2價，但有少數顯 3價，如溴化亞鐵和過量氯氣反應：

常溫時，鐵在幹燥的空氣裡不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應，若有雜質，在潮濕的空氣中易鏽蝕；在有酸、堿或鹽的溶液存在的濕空氣中生鏽更快。在高溫時，則劇烈反應，如鐵在氧氣中燃燒，生成Fe3O4，赤熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。加熱時均能同鹵素、硫、矽、碳、磷等化合。除生成 2和 3價氧化物外，還有複合氧化物Fe3O4（磁鐵的主要成分）生成。

鐵易溶于稀的無機酸中，生成二價鐵鹽，并放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時，表面生成一層氧化物保護膜，使鐵“鈍化”，故可用鐵制品盛裝冷的濃硫酸或冷的濃硝酸。在加熱時，鐵可以與濃硫酸或濃硝酸反應，生成 3價的鐵鹽，同時生成SO2或NO2。 [1] [6]

化學反應

鐵絲在純氧中的燃燒

1.鐵在氧氣中燃燒

鐵絲在氧氣中的燃燒（如右圖）：

在高溫時，鐵在純氧中燃燒，劇烈反應，火星四射，生成Fe3O4，Fe3O4可以看成是FeO·Fe2O3。（應注意：鐵在氧氣中燃燒火星四射的原因是鐵絲中通常含有少量碳元素，而純鐵燃燒幾乎不會有火星四射的現象。）反應方程式：

（點燃）。

2.鐵與酸反應

鐵與非氧化性稀酸的反應（置換反應）

一般情況下，鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵，有氣泡産生。實際情況下則較複雜。但鐵遇冷的濃硫酸或濃硝酸會鈍化，生成緻密的氧化膜（主要成分Fe3O4）故可用鐵器裝運濃硫酸和濃硝酸，方程式為：

鐵與非氧化性酸（鹽酸）、硫酸、硫、硫酸銅溶液等反應時失去兩個電子，成為 2價；與硝酸反應時要看物質的量之比和硝酸的濃度(下列concentrated代表濃，dilute代表稀，excess代表過量）。

（置換反應）

（置換反應）

（氧化還原反應）

（氧化還原反應）

（氧化還原反應）

（氧化還原反應）

（氧化還原反應）

（氧化還原反應）

3.鐵與鹽的反應

例：鐵與硫酸銅溶液發生置換反應：

（濕法煉銅的原理）該實驗說明了鐵的金屬活動性比銅強。

4.Fe3 的氧化還原反應

（常溫下即可反應，用于刻蝕銅闆）

（Fe3 與I-不能共存的原因）

（鐵在置換中一般顯 2價的本質）

5.與鹵素反應

例：鐵與氯氣發生化合反應：

鐵與氯氣在點燃時反應劇烈，産生大量棕紅色煙（FeCl3小顆粒）與Cl2、Br2反應被氧化成Fe3 ，與l2反應被氧化成Fe2 。方程式為：

（化合反應）

（化合反應）

6.與水反應

（high temperature指高溫）（置換反應）

7.與單質硫反應

（化合反應）

鐵也能與硫、磷、矽、碳直接化合。鐵與氮不能直接化合，但與氨作用，形成氮化鐵Fe₂N。

8.其它

二價鐵離子呈淡綠色，在堿性溶液中易被氧化成三價鐵離子。三價鐵離子的顔色随水解程度的增大而由黃色經橙色變到棕色。純淨的三價鐵離子為淡紫色。二價和三價鐵均易與無機或有機配位體形成穩定的配位化合物，如 Phen為菲羅林，配位數通常為6。零價鐵還可與一氧化碳形成各種羰基鐵，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基鐵有揮發性，蒸氣劇毒。鐵也有 4、 5、 6價态的化合物，但在水溶液中隻有 6價的（FeO42-）。

9.電離能：（單位kJ /mol)

M - M 759.3

M - M2 1561

M2 - M3 2957

M3 - M4 5290

M4 - M5 7240

M5 - M6 9600

M6 - M7 12100

M7 - M8 14575

M8 - M9 22678

M9 - M10 25290

核反應

在所有原子核中，鐵56原子核是最穩定的，其平均結合能是最大的，因此在元素周期表中，比鐵56輕的元素聚變釋放能量，比鐵56重的裂變釋放能量，唯有鐵56，聚變和裂變都要吸收能量而且需要非常苛刻的條件。這也就是大質量恒星為什麼當核心變成鐵時便塌縮成中子星或黑洞。

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