鐵

鐵是一種密度為7.873 g/cm3、熔點為1535℃、沸點為3070℃的光澤、較軟、有延展性的銀白色金屬。它有很強的鐵磁性，並有良好的可塑性（英語：Formability）和導熱性。日常生活中的鐵通常含有碳因而暴露在氧氣中容易在遇到水的情況下發生電化學腐蝕，而純度（英語：Fineness）較高的鐵則不易腐蝕[6]。

特性

鐵有四種已知的同素異形體，它們的名稱通常表示為α、γ、δ和 ε。前三種鐵的同素異形體可以在常壓下存在。當液態的鐵冷卻到1538\xa0°C以下時，它會結晶成體心立方晶系的δ-鐵。繼續冷卻到1394\xa0°C時，它會變成面心立方晶系的γ-鐵（奧氏體）。到了912\xa0°C以下，鐵又會變成體心立方晶系的α-鐵。

在居禮點770\xa0°C（1,420\xa0°F；1,040\xa0K）以下，α-鐵會從順磁性轉變成鐵磁性。鐵原子有兩個不成對電子，它們的自旋通常會和周圍電子的自旋一樣，產生磁場。這兩個電子的軌態dz2和dx2 − y2不指向晶格中的其它原子，因此不參與金屬鍵。在沒有外部磁場的情況下，鐵原子會自發形成大小約10微米的磁疇。磁疇中的原子的磁矩方向保持一致，但每個磁疇的磁矩方向都不一樣，抵消了其它磁疇的磁場，所以大塊鐵的磁場幾乎為零。外部磁場會使所有磁疇的磁矩指往一個方向，從而增強外部磁場。這可以用來改變物體的磁場，並在變壓器、磁儲存和電動機中得到應用。雜質和晶格缺陷可以使磁疇固定在那個方向，從而使鐵製品移除外部磁場後仍有磁性，變成永久磁鐵。

同位素

鐵有四種穩定同位素，分別是54Fe（豐度5.845%）、56Fe（91.754%）、57Fe（2.119%）和58Fe（0.282%）。鐵除了這些穩定同位素以外還有24種人造同位素。穩定同位素中只有57Fe有自旋（−1⁄2）。54Fe理論上可以雙電子捕獲（英語：double electron capture）成54Cr，但該過程仍未被觀察到，半衰期下限3.1×1022年。

地質學

鐵礦石是地殼主要組成成分之一，鐵在地殼中的含量居第四位，佔5%，僅次於氧（46.6%）、矽（27.7%）和鋁（8.1%）。這些鐵大多和各種元素化合，生成各種鐵礦，其中主要的是赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）和菱鐵礦（FeCO3）。條狀鐵層中存在大量的鐵礦牀，它們是在37億年至18億年前形成的。赭石等富含鐵(III)氧化物或氫氧化物的材料自史前時代就被用作黃色、紅色和棕色的顏料，也使岩石和粘土呈現出各種顏色。火星表面著名的紅色是富含氧化鐵的表岩屑引起的。

化學性質

鐵是一種典型的過渡金屬，可以形成多種氧化態，且有許多配合物和有機金屬化合物。1950年代，鐵化合物二茂鐵的發現徹底改變了有機金屬化學。出於其豐度和在人類的技術進步中發揮的作用，鐵可看作是所有過渡金屬的原型。

用途

鐵是最常見的工業金屬，主要用於製鋼、鋼鐵和合金鋼。鐵合金具有良好的機械性能和低成本，因此被廣泛應用於汽車、建築、機械和電子等行業。鐵也是許多化學反應的催化劑，例如合成氨、合成燃料和製藥。

歷史

人類發現和利用鐵比黃金和銅要遲，因為天然的單質狀態的鐵在地球上非常稀少，而且鐵容易氧化生鏽，加上鐵的熔點（1812K）又比銅（1356K）高得多，使得鐵比銅難於熔煉。最早發現鐵的是美索不達米亞人，他們在公元前3000年左右開始使用鐵器。後來，鐵器逐漸傳播到世界各地，並在公元前1200年左右取代青銅器，成為人類的主要工具和武器。鐵器時代的來臨標誌着人類文明的重大進步，因為鐵器比青銅器更加堅固耐用，可以加工成各種形狀，從而促進了農業、建築和製造業的發展。

鐵顏色：從金屬到顏料的迷人色調

鐵顏色是一種獨特的色調，起源於鐵的氧化過程。它介於石墨灰和深棕色之間，具有金屬光澤，讓它在各種應用中都顯得與眾不同。

鐵顏色的來源

鐵顏色主要來自於鐵的生鏽。當鐵暴露在氧氣和水分中時，會形成氧化鐵，也就是我們所熟知的鏽。鏽是一種三氧化二鐵（Fe2O3），呈現出令人熟悉的紅棕色。然而，如果鏽在某些條件下加熱或處理，就會轉化為鐵顏色。

鐵顏色的應用

鐵顏色由於其獨特的外觀和耐用性，在許多領域中都有應用：

鐵顏色的製備

鐵顏色可以通過各種方法產生：

• 古羅馬時代：用於製造武器和盔甲。
• 中世紀：用於製造教堂的屋頂和裝飾。
• 19世紀：用於製造火爐和炊具。
• 20世紀：用於製造工業設備和機械。

結論

鐵顏色是一種獨特的且多功能的色調，源自於鐵的氧化過程。它具有金屬光澤，美觀且耐用，因此在從建築到藝術的各種領域中都廣泛使用。瞭解鐵顏色的來源、應用和歷史，將幫助我們欣賞這迷人色調的豐富性。