铁的相对原子质量

铁，一种常见的金属元素，化学符号为Fe，原子系数为26，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，价电子层结构为[Ar]3d64s2。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。

铁的相对原子质量：

相对原子质量为55.85。

铁的分布与开采：

1、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%。

2、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。

3、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。

4、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。

铁的理化性质：

1、物理性质

铁是一种银白色或灰色的金属，纯铁质地柔软，密度为7.87g/cm3，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。

2、同素异形体

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。

铁在912 ℃以下为体心立方结构，称为α-Fe，与碳的固溶体称为α铁素体；在912 ℃-1394 ℃时转变为面心立方结构，称为γ-Fe，与碳的固溶体称为奥氏体；温度在1394 ℃至熔点间又变为体心立方结构，称为δ-Fe,与碳的固溶体称为δ铁素体。纯铁在发生同素异构转变时，其体积和力学性能也随之发生改变。正因为如此，生产中才有可能对铁碳合金等进行热处理，以改变其性能。

3、同位素

铁有四个稳定的同位素，按照自然丰度由低到高分别为：58Fe、57Fe、54Fe 和56Fe，具体数值如下图表格所示。此外铁还有一些放射性同位素，例如55Fe、59Fe等，它们的半衰期分别为2.7年和44.5天。由于相对于H、O、S等轻元素而言，Fe同位素间的相对质量差较小，受到测试技术的制约，传统的质谱技术无法将之分辨出来。

直至多接收器等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）的出现和发展，使得高精度测量Fe等金属同位素的组成成了现实。同时为了将Fe同位素与H、O、S等轻元素稳定同位素相区别，将Fe、Cu等过渡族元素的同位素称之为重元素稳定同位素或非传统稳定同位素。

铁的应用领域：

1、颜料

氧化铁是一种多用途的黑色颜料，具有良好的耐候性、耐碱性和耐光性，因而在建筑行业的地面、墙壁、人造大理石和混凝土等领域广泛用作涂料和着色剂，在混凝土中的用量可达5%-8%。防锈性能好、防腐蚀佳、遮盖力和着色力强，与涂料其它成分的相容性好，能吸收紫外线，广泛用于各种户外用漆、交通用漆、金属防锈底漆及面漆中，若进行超细处理制成透明铁黑，还适用于汽车面漆、木材着色、光头涂料和医药包装器着色。

2、污染物降解

纳米零价铁是一种绿色原位的新兴环境友好型材料。多年来的研究表明，纳米零价铁对重金属、有机染料、药品及有机氯化物等均有较高的去除效果，作为环境纳米材料在地下水污染修复领域中已被广泛应用。

纳米零价铁通常是通过吸附、离子交换、氧化还原、共沉淀、络合等反应来达到去除污染物的作用。南开大学展思辉团队利用氮空位调节铁单原子局部电子密度实现高效光分顿过程，他们将单个铁原子分散在具有丰富氮空位的氮化碳上并在可见光照射下激活过氧化氢，且优化后的材料展现出高的环丙沙星降解活性，是原来氮化碳的18倍。

3、催化剂

费托合成可以高效将煤、天然气和生物质等转化为液体燃料和高价值化学品。与常规的贵金属钌或铂基催化剂相比，铁基催化剂因其价格低廉，产物分布广而被广泛研究。中国科学院大连化学物理研究所的包信和研究组设计了一种将铁纳米粒子封装于碳纳米管中的纳米材料，并发现这种材料有出色的催化一氧化碳加氢反应的活性。

除此之外，单原子铁基催化剂在氧还原反应中已经展现出了超过贵金属铂的催化活性；来自马里兰大学和罗切斯特大学的研究者们开发了一种通用的铁催化多组分环化-交叉偶联方案，该方案适用于广泛应用于各种烷基或杂环取代烯烃的功能化和生物活性分子的后期功能化，且催化反应产率高、区域选择性好。将来有可能应用药物、材料和农药的合成领域。