铁

铁（英文：Iron），一种常见的金属元素，化学符号为Fe，原子系数为26，相对原子质量为55.85，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，价电子层结构为[Ar]3d4s。纯铁通常为银白色或灰色，有一定的韧性和延展性，粉末状的铁是黑到灰色的。铁最高的氧化态为+6，在一些配合化合物中也能呈现其他更低的氧化态，其中以+2，+3价最为常见。铁元素在自然界是广泛存在的，占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，位于所有元素的第四位。

铁矿石是地壳的主要组成部分，所以铁在自然界中的分布是十分广泛的。但是人类发现和使用铁却比黄金和铜迟，这主要是因为天然的纯铁在地球上几乎不存在，不像自然金和自然铜那样容易被人发现。而且铁容易氧化生锈，只有和镍[niè]混合的铁才能持久不锈，但是含镍的自然铁又极少。因地球上很难找到自然铁，人类最早发现铁来源于天空中落下来的陨石，陨石中有些成分是铁镍合金，称为陨铁。埃及或美索不达米亚地区的古文明国家所发现的最早的铁器都是由陨铁加工制成的。在埃及的前王朝时期（公元前3500年），曾用含镍7.5%的陨铁制成铁珠；在埃及十一王朝（公元前2000年）的一个古墓里，出土了含镍0.5%的陨铁制成的镶银辟邪护符。而中国目前发现最早的铁器是甘肃省临潭县磨沟寺洼文化墓葬出土的两个铁条，距今3500年（公元前1500年）左右。由于铁早期特殊的来源方式，古埃及人把铁叫做“天石”，在西亚古苏美尔语中，铁被叫做“安尔巴”，意为“天降之火”。在古代人们发现铁时，由于其坚硬的特性，被命名为“Iron”，该词来源于拉丁语，有“坚固、刚强”之意。铁的元素符号“Fe”，源于拉丁文“Ferrum”，意指“铁”，系该词的缩写。同时由于陨石的来源稀少，只靠陨石来获得铁难以满足人们生产生活的需求，随着冶炼青铜器技术的逐渐成熟，铁的冶炼技术应运而生。铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个里程碑，它把人类从石器时代、青铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。恩格斯曾经指出铁器的使用在古代人类社会发展史上具有重大意义，认为“铁已经为人类服务，这是在历史上起了革命作用的各种原料当中最后者（直到马铃薯的出现为止）和最重要者”。至今铁仍然是现代化学工业的基础，人类进步所必不可少的金属材料。

全球铁矿资源丰富，分布较为集中。据美国地质调查局数据，2018年全球铁矿储量为1700亿吨，和2017年保持一致；铁金属储量940亿吨，比2017年上升1.2%。其中澳大利亚、巴西、俄罗斯、中国和印度五国铁储量合计占全球的77.5%，巴西、澳大利亚的铁矿资源品质较高，大部分在60%以上；中国以平矿为主，原矿平均品味只有34.5%，低于49.4%的全球平均水平。在矿石的种类上澳大利亚、巴西等国生产的铁矿石多为赤铁矿，由于矿石中有害杂质较少，可直接入高炉，矿石烧结、冶炼性能都比较好；而中国的铁矿石又多为含铁品味较低的磁铁矿石，需要提纯烧结制球后才能入炉，使得生产成本相对较高。随着开采技术的不断提升和生产需求的不断提高，近年来全球铁矿石的开采量稳步增长，2021年全球铁矿石产量达26亿吨，较2020年增加了1.3亿吨，同比增长了5.26%。全球高品位易开采的铁矿资源主要分布在澳大利亚、巴西、中国、印度、俄罗斯等国，因此澳大利亚、巴西、中国、印度、俄罗斯也成为全球铁矿石重要的生产国，2021年澳大利亚铁矿石产量完成9.00亿吨，占全球铁矿石总产量的34.6%，全球排名第一。这些铁矿石在开采后，经过破碎、筛分、球磨等步骤后多直接用于生铁冶炼，并进一步生产粗钢和钢材等产品。

铁是一种银白色或灰色的金属，纯铁质地柔软，密度为7.87g/cm，熔点为1538 ℃（1atm），沸点为2861 ℃（1atm），通常不溶于水和碱，溶于酸，有良好的延展性和导热导电性能。铁和铁的合金有很强的铁磁性，属于磁性材料。室温下铁是体心立方结构，发生相变时也有面心立方结构的铁存在，在干燥的空气中铁是很稳定的。将铁和其他金属元素合金化能增大铁的硬度，降低熔点，甚至有的能解决铁的生锈问题。

大多数金属在结晶完成的后续冷却过程中，其晶体结构就不发生变化，即固态时只有一种晶格，如铜、铝等。而铁在固态下随着温度的改变，会由一种晶格转变为另一种晶格，这种现象称为同素异构转变。