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순수한 철
녹슨 못. 철은 공기중에서 산화물(녹)을 형성한다.

(영어: iron)은 원소기호 Fe, 원자번호 26의 화학원소이다. 전이금속의 첫 주기에 속하는 금속이다. 지구에서 가장 많은 질량을 차지하는 원소로서, 지구의 외핵내핵의 주성분이다. 지구의 지각에서는 4번째로 흔한 원소이다. 철은 질량이 큰 핵융합을 할 때 생성된다. 니켈-56의 생성반응은 마지막 발열성핵융합반응이고, 니켈-56은 다시 원자핵 붕괴되어 철이 된다. 이 때문에 철은 지구와 같은 암석형 행성에 풍부하게 존재한다. 결과적으로, 방사성 니켈초신성 대폭발이 일어나기 이전에 생성되는 마지막 원소이다.

다른 8족 원소들과 마찬가지로, 철은 -2에서 +6까지의 다양한 산화수를 가지며, 이 중에서 +2와 +3의 산화수가 가장 흔하다. 순수한 원소 상태의 철은 운석과 다른 산소가 결핍된 환경에서 나타나지만, 산소나 과 쉽게 반응한다. 순수한 철의 표면은 은회색 광택이 있지만, 공기 중에서는 산화되어 우리가 흔히 이라고 부르는 물질이 된다. 철은 부동태화되지 않는다. 철의 산화물은 원래의 철보다 부피가 더 크므로 바깥쪽의 산화물 껍질은 벗겨지고, 결국 산화가 되지 않은 안쪽 표면이 드러나게 된다.

철 금속은 철기시대부터 사용되어왔다. 철의 녹는점은 1538℃로서 비교적 높고 산화물을 더 쉽게 형성하기 때문에 구리에 비해서는 사용이 늦어졌다. 순수한 철은 비교적 무르지만, 일반적인 제련 방법으로는 순수한 철은 얻지 못한다. 철은 제련 과정에서 탄소가 섞여 들어가는데, 이 탄소의 함량이 많을수록 더 단단해진다. 강철의 탄소 함량은 0.002%-2.1% 내외인데, 강철은 순수한 철에 비해 1000배 더 단단하다. 철광석을 코크스와 함께 용광로에서 가열하면 탄소 함량이 많은 선철이 된다. 이후 선철을 정제과정을 거쳐 탄소 함량을 적절하게 조정하면 강철이 된다. 철은 구하기 쉬운 금속이기 때문에 쓰임새가 많으며, 산업적으로 다양한 용도를 가진다.

철 화합물은 다양한 용도로 사용된다. 알루미늄 가루와 철 산화물을 섞어 만든 물질을 테르밋이라고 부르는데, 테르밋은 반응하면서 2400℃의 열을 내므로 금속을 용접하거나 정제할 때 사용된다. 철은 할로겐이나 산소족 원소와 반응하여 이원소성 화합물을 형성한다. 철의 유기 금속 화합물인 페로센은 최초로 발견된 샌드위치 화합물이다.

철은 생물학적으로도 중요한 역할을 한다. 철은 헤모글로빈미오글로빈에 존재하며 산소와 결합하는 역할을 한다. 헤모글로빈과 미오글로빈은 척추동물에서 혈액을 통해 근육으로 산소를 운반하는데 중요한 역할을 한다. 철은 또한 동물과 식물에서 세포호흡산화환원반응과 관련된 여러 중요한 산화환원 효소의 반응자리에 존재한다.


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