Железо (Fe)
Переходный металлТвёрдое тело
Стандартный атомный вес
55.845 uЭлектронная конфигурация
[Ar] 4s2 3d6Температура плавления
1537.85 °C (1811 K)Температура кипения
2860.85 °C (3134 K)Плотность
7874 kg/m³Степени окисления
−4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7Электроотрицательность (Полинг)
1.83Энергия ионизации (1-я)
Год открытия
N/AАтомный радиус
140 pmДополнительно
Железо — это переходный металл первого ряда и один из центральных элементов технологии и биологии. Оно образует прочные, пригодные для обработки сплавы, особенно с углеродом, и обладает доступной окислительно-восстановительной химией Fe²⁺ и Fe³⁺. В материалах Земли оно является важной составной частью ядра, минералов мантии и многих руд. Его магнитное поведение и способность связывать малые молекулы в металлопротеинах придают ему значение, выходящее за рамки использования в качестве конструкционного металла.
Чистый металл очень химически активен и быстро корродирует, особенно во влажном воздухе или при повышенных температурах. Он имеет четыре аллотропные формы, или ферриты, известные как альфа-, бета-, гамма- и омега-формы, с точками превращения при 700, 928 и 1530C. Альфа-форма магнитна, но при переходе в бета-форму магнетизм исчезает, хотя решётка остаётся неизменной. Связи между этими формами своеобразны. Чугун представляет собой сплав, содержащий около 3 процентов углерода с различными количествами серы, кремния, марганца и фосфора.
Железо твёрдое, хрупкое, довольно легкоплавкое и используется для получения других сплавов, включая сталь. Кованое железо содержит лишь несколько десятых процента углерода, оно прочное, ковкое, менее легкоплавкое и обычно имеет «волокнистую» структуру.
Углеродистая сталь — это сплав железа с небольшими количествами Mn, S, P и Si. Легированные стали — это углеродистые стали с другими добавками, такими как никель, хром, ванадий и т. д. Железо — дешёвый, распространённый, полезный и важный металл.
Название происходит от англосаксонского iron неизвестного происхождения. Элемент известен с доисторических времен. Символ Fe происходит от латинского ferrum, означающего «твердость». Интересно отметить, что для образования 56Fe требуется больше энергии, чем для любого другого нуклида. Следовательно, это конечный продукт звездного ядерного синтеза.
Археологические данные свидетельствуют, что люди используют железо по меньшей мере 5000 лет. Железо является самым дешевым и одним из самых распространенных из всех металлов, составляя почти 5,6% земной коры и почти всю земную ядро. Железо в основном получают из минералов гематита (Fe2O3) и магнетита (Fe3O4). Минералы таконит, лимонит (FeO(OH)·nH2O) и сидерит (FeCO3) являются другими важными источниками.
Латинское ferrum. Железо использовалось в доисторические времена:
▸ Железо многократно упоминается в Ветхом Завете Библии.
▸ Примечательная железная колонна, датируемая приблизительно 400 годом н. э., до сих пор стоит в Дели, Индия. Этот сплошной стержень из кованого железа имеет высоту около 7 1/4 м и диаметр 40 см. Коррозия колонны была минимальной, хотя с момента ее создания она подвергалась воздействию погодных условий.
Изображения
Свойства
Физические
Химические
Термодинамические
Ядерные
Распространённость
Реакционная способность
N/A
Кристаллическая структура
Электронная структура
Идентификаторы
Электронная конфигурация Measured
Fe: 3d⁶ 4s²[Ar] 3d⁶ 4s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²Модель атома
Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.
Схематическая модель атома, не в масштабе.
Атомный отпечаток
Спектр испускания / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 54 Стабильный | 53,93960899 ± 0,00000053 | 5.8450% | Стабильный |
| 56 Стабильный | 55,93493633 ± 0,00000049 | 91.7540% | Стабильный |
| 57 Стабильный | 56,93539284 ± 0,00000049 | 2.1190% | Стабильный |
| 58 Стабильный | 57,93327443 ± 0,00000053 | 0.2820% | Стабильный |
Фазовое состояние
Причина: на 1512.8 °C ниже точки плавления (1537.85 °C)
Схематично, не в масштабе
Точки фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия для плавления 1 моля при tплав
Энергия для испарения 1 моля при tкип
Энергия для возгонки 1 моля при tвозг
Плотность
При нормальных условиях
При нормальных условиях
Дополнительно
Атомные спектры
Показано 10 из 26 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Состав спектральных линий ?
| Ion | Заряд | Total lines | Transition probabilities | Level designations |
|---|---|---|---|---|
| Fe I | 0 | 10031 | 2542 | 9906 |
| Fe II | +1 | 14471 | 7293 | 14471 |
| Fe III | +2 | 4702 | 2361 | 4687 |
| Fe IV | +3 | 258 | 102 | 102 |
| Fe V | +4 | 2310 | 2018 | 2310 |
| Fe VI | +5 | 159 | 159 | 159 |
| Fe VII | +6 | 651 | 651 | 651 |
| Fe VIII | +7 | 92 | 63 | 92 |
| Fe IX | +8 | 56 | 14 | 56 |
| Fe X | +9 | 98 | 64 | 98 |
Состав энергетических уровней ?
| Ion | Заряд | Levels |
|---|---|---|
| Fe I | 0 | 847 |
| Fe II | +1 | 1028 |
| Fe III | +2 | 596 |
| Fe IV | +3 | 277 |
| Fe V | +4 | 332 |
| Fe VI | +5 | 94 |
| Fe VII | +6 | 210 |
| Fe VIII | +7 | 42 |
| Fe IX | +8 | 35 |
| Fe X | +9 | 65 |
Ионные радиусы
Показано 10 из 12 Ионные радиусы.
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +2 | 4 | high | 63 пм |
| +2 | 4 | high | 64 пм |
| +2 | 6 | low | 61 пм |
| +2 | 6 | high | 78 пм |
| +2 | 8 | high | 92 пм |
| +3 | 4 | high | 49 пм |
| +3 | 5 | N/A | 57.99999999999999 пм |
| +3 | 6 | low | 55.00000000000001 пм |
| +3 | 6 | high | 64.5 пм |
| +3 | 8 | high | 78 пм |
Соединения
Изотопы (4)
Common iron is a mixture of four isotopes. Ten other isotopes are known to exist.
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада | Режим распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 54 Стабильный | 53,93960899 ± 0,00000053 | 5.8450% ± 0.0350% | Стабильный | stable | |
| 56 Стабильный | 55,93493633 ± 0,00000049 | 91.7540% ± 0.0360% | Стабильный | stable | |
| 57 Стабильный | 56,93539284 ± 0,00000049 | 2.1190% ± 0.0100% | Стабильный | stable | |
| 58 Стабильный | 57,93327443 ± 0,00000053 | 0.2820% ± 0.0040% | Стабильный | stable |
Спектральные линии
Показано 50 из 5034 Спектральные линии. По умолчанию показаны только спектральные линии с измеренной интенсивностью.
| Длина волны (нм) | Интенсивность | Стадия ионизации | Тип | Переход | Точность | Источник | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 387.857282 нм | 1290000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 393.02964 нм | 1150000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 385.637115 нм | 1100000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 389.970707 нм | 1070000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 526.95366 нм | 1020000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 382.444329 нм | 1000000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 392.291129 нм | 1000000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 404.581193 нм | 1000000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 649.49801 нм | 870000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 3H → 3d7.(4F).4p z 5G* | Измерено | NIST | |
| 406.359365 нм | 830000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 432.57616 нм | 830000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p z 3G* | Измерено | NIST | |
| 440.47498 нм | 810000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p z 5G* | Измерено | NIST | |
| 381.58397 нм | 760000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3D* | Измерено | NIST | |
| 382.588058 нм | 760000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST | |
| 516.74879 нм | 760000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 3D* | Измерено | NIST | |
| 389.565597 нм | 740000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 532.80381 нм | 740000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 407.173752 нм | 710000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 392.025748 нм | 650000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 427.17599 нм | 630000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p z 3G* | Измерено | NIST | |
| 430.79017 нм | 630000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p z 3G* | Измерено | NIST | |
| 382.78222 нм | 590000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3D* | Измерено | NIST | |
| 383.422219 нм | 590000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST | |
| 388.628183 нм | 550000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 640 нм | 490000 | Fe I | emission | 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5P* → 3d6.(5D).4s (6D).5s e 5D | Измерено | NIST | |
| 384.10475 нм | 457000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3D* | Измерено | NIST | |
| 522.71889 нм | 437000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 3D* | Измерено | NIST | |
| 396.925691 нм | 427000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 381.296424 нм | 398000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 3P* | Измерено | NIST | |
| 537.14891 нм | 389000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 384.04372 нм | 380000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST | |
| 414.386752 нм | 363000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 390.294512 нм | 302000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3D* | Измерено | NIST | |
| 639.36001 нм | 302000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 3H → 3d7.(4F).4p z 5G* | Измерено | NIST | |
| 495.75961 нм | 295000 | Fe I | emission | 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 7F* → 3d6.(5D).4s (6D).5s e 7D | Измерено | NIST | |
| 441.51221 нм | 288000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p z 5G* | Измерено | NIST | |
| 527.03561 нм | 288000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 3D* | Измерено | NIST | |
| 387.801779 нм | 275000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST | |
| 642.13496 нм | 257000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 3P2 → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 3P* | Измерено | NIST | |
| 388.704779 нм | 251000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST | |
| 667.79848 нм | 240000 | Fe I | emission | 3d7.(2G).4s a 3G → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 387.250102 нм | 234000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 5F → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST | |
| 390.647918 нм | 234000 | Fe I | emission | 3d6.4s2 a 5D → 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5D* | Измерено | NIST | |
| 413.205785 нм | 224000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 426.04736 нм | 224000 | Fe I | emission | 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 7D* → 3d6.(5D).4s (6D).5s e 7D | Измерено | NIST | |
| 654.62373 нм | 224000 | Fe I | emission | 3d7.(2G).4s a 3G → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 641.16477 нм | 219000 | Fe I | emission | 3d6.(5D).4s.4p.(3P*) z 5P* → 3d6.(5D).4s (6D).5s e 5D | Измерено | NIST | |
| 425.07864 нм | 214000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p z 3G* | Измерено | NIST | |
| 400.524148 нм | 209000 | Fe I | emission | 3d7.(4F).4s a 3F → 3d7.(4F).4p y 3F* | Измерено | NIST | |
| 643.08447 нм | 209000 | Fe I | emission | 3d7.(4P).4s a 5P → 3d7.(4F).4p y 5D* | Измерено | NIST |
Расширенные свойства
Ковалентные радиусы (расш.)
Радиусы Ван-дер-Ваальса
Атомные и металлические радиусы
Шкалы нумерации
Шкалы электроотрицательности
Поляризуемость и дисперсия
Химическое сродство
Параметры Мидемы
Риск поставок и экономика
Фазовые переходы и аллотропы
| Температура плавления | 1811.15 K |
| Температура кипения | 3134.15 K |
| Критическая точка (температура) | 9340.15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (7)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 0.619 |
| 2 | p | 3.9112 |
| 2 | s | 7.401 |
| 3 | d | 14.8202 |
| 3 | p | 13.2221 |
| 3 | s | 12.3239 |
| 4 | s | 20.566 |
Детализация кристаллических радиусов (12)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Источник |
|---|---|---|---|---|
| 2 | IV | HS | 77 | |
| 2 | IVSQ | HS | 78 | |
| 2 | VI | LS | 75 | estimated, |
| 2 | VI | HS | 92 | from r^3 vs V plots, |
| 2 | VIII | HS | 106 | calculated, |
| 3 | IV | HS | 63 | |
| 3 | V | 72 | ||
| 3 | VI | LS | 69 | from r^3 vs V plots, |
| 3 | VI | HS | 78.5 | from r^3 vs V plots, |
| 3 | VIII | HS | 92 |
Режимы распада изотопов (55)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 45 | 2p | 70% |
| 45 | B+ | 30% |
| 45 | B+p | 18.9% |
| 45 | 2p | 7.8% |
| 46 | B+ | 100% |
| 46 | B+p | 78.7% |
| 46 | 2p | — |
| 47 | B+ | 100% |
| 47 | B+p | 88.4% |
| 48 | B+ | 100% |
Факторы рассеяния X‑лучей (504)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 1.37852 |
| 10.1617 | — | 1.42961 |
| 10.3261 | — | 1.48259 |
| 10.4931 | — | 1.53754 |
| 10.6628 | — | 1.59453 |
| 10.8353 | — | 1.65362 |
| 11.0106 | — | 1.71491 |
| 11.1886 | — | 1.77847 |
| 11.3696 | — | 1.84438 |
| 11.5535 | — | 1.91274 |
Дополнительные данные
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
5.63×104 milligrams per kilogram
Источники (1)
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
2×10-3 milligrams per liter
Источники (1)
Sources
Sources of this element.
Iron is a relatively abundant element in the universe. It is found in the sun and many types of stars in considerable quantity. Its nuclei are very stable. Iron is a principal component of a meteorite class known as siderites and is a minor constituent of the other two meteorite classes. The core of the earth 2150 miles in radius is thought to be largely composed of iron with about 10 percent occluded hydrogen. The metal is the fourth most abundant element, by weight that makes up the crust of the earth.
The most common ore is hematite, which is frequently seen as black sands along beaches and banks of streams.
Источники (1)
- [6] Iron https://periodic.lanl.gov/26.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Iron.
The element property data was retrieved from publications.

