マンガン - 鉄 - コバルト
周期表

一般特性
名称, 記号, 番号鉄, Fe, 26
分類遷移元素
族, 周期, ブロック8 (VIII), 4 , d
密度, 硬度7874 kg/m3, 4.0
色灰色がかった
光沢のある金属色

原子特性
原子量55.845 u
原子半径（計測値）140 (156) pm
共有結合半径125 pm
VDW半径データなし
電子配置[Ar]3d64s2
電子殻2, 8, 14, 2
酸化数（酸化物）2, 3, 4, 6（両性酸化物）
結晶構造体心立方構造
物理特性
相固体（強磁性）
融点1808 K (1535 ℃)
沸点3023 K (2750 ℃)
モル体積7.09 ×10?6 m3/mol
気化熱349.6 kJ/mol
融解熱13.8 kJ/mol
蒸気圧7.05 Pa (1808 K)
音の伝わる速さ4910 m/s (293.15 K)
その他
クラーク数4.7 %
電気陰性度1.83（ポーリング）
比熱容量440 J/(kg・K)
導電率9.93 ×106 /m・Ω
熱伝導率80.2 W/(m・K)
第1イオン化エネルギー762.5 kJ/mol
第2イオン化エネルギー1561.9 kJ/mol
第3イオン化エネルギー2957 kJ/mol
第4イオン化エネルギー5290 kJ/mol
（比較的）安定同位体

同位体NA半減期DMDE/MeVDP
54Fe5.8%3.1×1022年
55Fe{syn.}2.73 年ε0.23155Mn
56Fe91.72%中性子30個で安定
57Fe2.2%中性子31個で安定
58Fe0.28%中性子32個で安定
59Fe{syn.}44.503 日β1.56559Co
60Fe{syn.}1.5×106 年β-3.97860Co

注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。

鉄（てつ。鐵、銕。ラテン語：Ferrum。英：Iron）は原子番号 26の元素。元素記号は Fe。金属元素の一つで、遷移元素である。
目次

1 概要

2 性質

3 用途

3.1 産業

3.2 生体内での利用


4 製法

4.1 産出

4.2 選鉱

4.3 製錬

4.4 新製鉄法

4.4.1 最近提案/実用化されている製鉄法



5 鉄利用の歴史

5.1 古代

5.2 古代・中世日本

5.3 近世日本

5.4 近世ヨーロッパ


6 主な化合物

7 世界の主要鉄鋼メーカー

8 イメージ

9 外部リンク

10 関連項目

11 脚注・出典

12 外部リンク

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概要

元素記号の Fe は、ラテン語での名称「Ferrum」に由来する。日本語では、鈍い黒さから「くろがね（黒鉄、黒い金属）」と呼ばれていた。

道具の材料として、人類にとって最も身近な金属元素の1つで、様々な器具や構造物に使われる。鉄を最初に使い始めたのはヒッタイトである。ヒッタイト以前の紀元前18世紀ごろ、すでに製鉄技術があったことが発掘された鉄によって明らかになっている。鉄器時代以降、鉄は最も重要な金属の1つであり、産業革命以降、益々その重要性は増した。鉄は、炭素などの合金元素の存在により、より硬い鋼となる。

性質

純粋な鉄は白い金属光沢を放つが、湿った空気中では容易に錆を生じ、見かけ上黒ずんだり褐色になったりする。一方、極めて純度の高い鉄は、比較的高いイオン化傾向を有するにも拘らず、酸に侵されにくくなる。

自然の鉄の同位体比率は、5.845%の安定な鉄54、91.754%の安定な鉄56、2.119%の安定な鉄57、0.282%の安定な鉄58からなる。鉄60は不安定で比較的短寿命（半減期150万年）なため、自然の鉄中には存在しない。ニッケル62とともに、鉄56の原子核は全ての原子核の中で最も安定であり、これ以上核融合を行ってもっと重い元素を作ってもエネルギーが産み出されない。このため恒星の核融合反応の最終的な生成元素は、恒星の質量がどれほど大きい場合でも鉄までであり、これより重い元素は、核融合反応では生成されない。より重い元素は超新星爆発等で生成される。

固体の純鉄は、フェライト相（BCC構造）、オーステナイト相（FCC構造）、デルタフェライト相（BCC構造）の3つの相がある。911℃以下ではフェライト、911?1392℃はオーステナイト、1392?1536℃はデルタフェライト、1536℃以上は液体の純鉄となる。常温常圧ではフェライトが安定である。強磁性体であるフェライトがキュリー点を超えたところからオーステナイト領域までの770?911℃の純鉄の相は、以前はβ鉄と呼ばれていた。

栄養学的には、鉄は人（生体）にとって必須の元素である。鉄分を缺くと、血液中の赤血球数やヘモグロビン量が低下し、貧血などを引き起こす。腸で吸収される鉄は二価のイオンのみであり、3価の鉄イオンは二価に還元されてから吸収される。鉄分を多く含む食品はホウレンソウやレバーなどである。動物性の食物起源の鉄の方が吸収効率が高い。ただし、過剰に摂取すると鉄過剰症になることもある。

用途

産業

安価で比較的加工しやすく、入手しやすい金属であるため、人類にとって最も利用価値のある金属元素である。特に産業革命以後は産業の中核をなす材料であり、「産業の米」などとも呼ばれ、「鉄は国家なり」と呼ばれる程、鉄鋼の生産量は国力の指標ともなった。この為、鉄鋼産業には政府の桿入れも大きく、第二次世界大戦後の世界的な経済発展にも大きく影響している。

鉄は、鉄筋や鉄骨などとして多くの建物の建材に使われる。また、炭素をはじめとする合金元素を添加することで鋼となり、炭素量や焼入れなどを行うことなどで硬度を調節でき、工具鋼においては固体材料のなかで最も強度増幅能力が高く安価な部類に属するため不変形特性が重要でかつ加工形状の自由度が要求される金型に多用される。また、同様の原理により刀や刃物、自動車部品などにも使われる。

鉄は多くの金属と有用な合金を作ることで知られる。代表的なものとして、通常の鉄は空気中や水分を含む場所でゆっくりと酸化し、錆を生じるが、鉄とクロム・ニッケルの合金であるステンレス鋼は錆びにくく、比較的安価な合金として知られる。このため、ステンレス鋼に加工された鉄は、飲み物や醤油、油などの液体を入れる缶やキッチンシンクなどにも用いられるほか、生活用具や鉄道、自動車あるいは産業ロボットなど、あらゆる分野に利用されている。また、各種の工具鋼や、金属材料で最も熱膨張係数が低いインバー合金、最強の保持力を持つ磁性材料（ネオジム磁石）も鉄を含む。

他にも、鉄化合物はインクや絵具などの顔料として、赤色顔料のベンガラや青色顔料のプルシアンブルーなどとして使われる。

鉄は強い磁性を持つため、不燃物からの回収が容易であり、再利用率も高い。くず鉄として回収された鉄は、電気炉で再び鉄として再生される。

生体内での利用

生体においての鉄の役割として、赤血球の中に含まれるヘモグロビンは、鉄のイオンを利用して酸素を運搬している。そのため、体内の鉄分が不足すると、酸素の運搬量が十分でなくなり鉄欠乏性貧血を起こすことがあるため、鉄分を十分に補充する必要がある。鉄分は、レバーやほうれん草などの食品に多く含まれ、これらを摂取することで改善される。また鉄の溶解度が小さい土壌で育てられる植物などでは、鉄吸収が不足することで植物の成長が止まり黄化することがある。この症状は、土壌に水溶性型の鉄肥料を与えるなどすると一時的に改善されるが、植物中に含まれる鉄量が増えるわけではなく、ビタミンAの含有量が増えることがわかっている。したがって、鉄肥料を与えることは植物中の鉄分ではなくビタミンAを増やすことに役立つ。植物の鉄欠乏を長期的に改善するには、土壌に大量の硫黄を投入するなどして、土壌質を変える必要がある。なお陸上植物に限らず、藻類も微量の鉄を必要とする。

一方で、過剰な鉄の摂取は生体にとって有害である。自由な鉄原子は過酸化物と反応しフリーラジカルを生成し、これがDNAやタンパク質、および脂質を破壊するためである。細胞中で鉄を束縛するトランスフェリンの量を超えて鉄を摂取すると、これによって自由な鉄原子が生じ、鉄中毒となる。ヒトの体には鉄を排出する効率的なメカニズムがなく、粘膜や粘液に含まれる少量の鉄が排出されるだけであるため、ヒトが吸収できる鉄の量は非常に少ない。しかし血中の鉄分が一定限度を超えると、鉄の吸収をコントロールしている消化器官の細胞が破壊される。この為、高濃度の鉄が蓄積すると、ヒトの心臓や肝臓に恒久的な損傷が及ぶ事があり、最悪の場合は死に至ることもある。

米国科学アカデミーが公表しているDRI指数によれば、ヒトが一日のうちに許容できる鉄分は、大人で45ミリグラム、14歳以下の子供は40ミリグラムまでである。摂取量が体重1キログラムあたり20ミリグラムを超えると鉄中毒の症状を呈する。鉄の致死量は体重1キログラムあたり60ミリグラムである。6歳以下の子供が鉄中毒で死亡する主な原因として、硫酸鉄を含んだ大人向けの錠剤を飲み過ぎるケースがあげられる。

なお、遺伝的な要因により、鉄の吸収ができない人々もいる。第六染色体のHLA-H遺伝子に缺陥を持つ人は、過剰に鉄を摂取するとヘモクロマトーシスなどの鉄分過剰症になり、肝臓あるいは心臓に異変を来す事がある。ヘモクロマトーシスを患う人は、白人では全体の0.3?0.8パーセントと推定されているが、多くの人は自分が鉄分過剰症であることに気づいていないため、一般に鉄分補給のための錠剤を摂取する場合は、とくに鉄缺乏症でない限り、医師に相談することが望ましい。

製法

産出

大規模な鉄鉱床は、光合成により酸素単体が大量に発生したことにより、海水中に溶存しイオン化していた鉄が、酸化鉄として沈殿したことにより産み出されたと言われている。

詳細は鉄鉱石を参照

選鉱

詳細は選鉱を参照

製錬

鉄の製錬はしばしば製鉄と呼ばれる。簡単にいえば、鉄鉱石に含まれる様々な酸化鉄から酸素を除去して鉄を残す、一種の還元反応である。アルミニウムやチタンと比べて、化学的に比較的小さなエネルギー量でこの反応が進むことが、現在までの鉄の普及において決定的な役割を果たしている。