철 원소의 성질과 이용

세상을 보는 과학의 눈 - Science Wave

 

 

철(鐵 Iron, Fe) 원소의 성질과 이용

 

󰋯원자번호：26

󰋯족：8족(4주기)

󰋯원자량：55.845

󰋯밀도：7.74 g·cm-3

󰋯각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 14, 2

󰋯mp：1538℃ / 󰋯bp：2862℃

 

이 세상에 매우 흔하면서 가장 유용(有用)한 금속인 철은 지각(地殼) 성분 중에 산소, 규소, 알루미늄 다음으로 4번째 풍부한 원소이다. 철은 지구의 외부와 내부 어디에나 풍부하며, 특히 지구의 중심부(core)는 녹은 철이 대부분이라고 한다.

​

외계에서 날아와 지구에 떨어지는 운석은 철과 니켈이 주성분인데, 그 중에서도 철이 대부분을 차지한다. 자석으로 흙이나 모래 속을 휘저으면 쇳조각들과 함께 많은 쇳가루가 붙어나온다. 이들은 지각의 침식작용으로 가루가 되어 토양 어디에나 산재하는 철이다.

​

순수한 철은 광택이 나는 은백색이며, 알루미늄보다 더 무른 성질을 가졌다. 순수한 철은 연하지만 탄소가 섞이면 점점 단단해지는데, 10만분의 1 정도이면 강도가 2배로 증가하고, 0.2~0.6% 포함되면 최대한 단단해진다. 자연계에 존재하는 철은 순수한 상태로 발견되지 않고 언제나 산소와 결합한 여러 가지 산화철 광물로 존재한다.

 

 

순수한 철은 공기 중에서 물(수증기)과 반응하여 쉽게 녹(부식)이 슨다. 녹이란 산화철과 물이 결합한 Fe2O3xH2O이다. 이 분자식의 H2O 앞에 x가 붙은 것은 결합하는 물 분자의 수가 달라질 수 있기 때문이다. 철의 녹은 붉은색이고 푸석하여 쉽게 부스러진다. 그러므로 철의 표면은 어떤 방법으로든 보호하지 않으면 쉽게 부식한다.

​

인류는 철을 수천 년 전에 발견했다. 붉은 철광석으로부터 철을 처음 재련하게 된 시기는 기원전 약 1,100년경이었다. 철을 사용하게 되면서부터 만들게 된 철기(鐵器)는 청동기(靑銅器) 시대(기원전 3,000년 전)의 도구보다 훨씬 오래 쓸 수 있었다. 철기시대의 시작과 함께 인류는 철 도구와 무기를 만들게 되었다. 오늘날에는 용광로에서 재련하는 금속의 90% 이상이 철이다.

 

 

망간 원소의 성질과 이용