α－螺旋
[拼音]：tie
[英文]：iron
一種化學元素，化學符號Fe，原子序數26，原子量55.847，屬週期系Ⅷ族，是鐵系元素（鐵、鈷、鎳）之一。
發現
人類最早發現和使用的鐵是隕鐵（含鐵量較高的鐵、鈷、鎳等金屬的混合物）。在約公元前1500年左右，埃及和美索不達米亞開始有鍊鐵業;至公元前1000年左右，鐵器才基本上從日常用具中排擠了銅器而佔統治地位、中國商代銅鉞上就鑲鑄有鐵刃，表明中國在公元前1000多年就熟悉了鐵的鍛造效能。化學符號Fe來自鐵的拉丁文名ferrum。
存在
鐵在地殼中的含量約為5％，佔第四位；在金屬中僅次於鋁，佔第二位。地球岩心主要由鐵組成，因此在整個地球中鐵是丰度最高的元素。在地殼中鐵通常以化合物狀態存在。含鐵的礦物有幾百種，主要的有赤鐵礦(Fe2O3)、褐鐵礦(Fe2O3·3H2O)、磁鐵礦(Fe3O4)和菱鐵礦(FeCO3)，它們多是容易還原的氧化物礦。其他如黃鐵礦(FeS2)、鈦鐵礦(FeTiO3)和鉻鐵礦〔Fe(CrO2)2〕則是同時提取鐵和硫、鈦、鉻的礦物。生物體中也含鐵，每人平均含鐵量為4.5克左右，地下水中也含鐵。
物理性質
鐵為銀白色的金屬；熔點1535℃，沸點2750℃，相對密度7.86；磁化和去磁快；有延展性，是可鍛金屬中除鈷、鎳以外最堅韌的，在液態空氣的溫度下變脆。鐵在紅熱時變軟，可鍛造和拉長；在白熱時可鍛接。鐵有幾種同素異形體；α 鐵晶體結構為體心立方，在760℃以下穩定，為鐵磁體；加熱至居里點(770℃)，變成順磁性的β鐵，晶體結構不變；γ鐵為立方面心，在910～1390℃穩定；δ鐵為立方體心，在1390℃以上穩定。
化學性質
鐵的電子構型為(Ar)3d64s2，氧化態有0、+2、+3、+4、+5、+6。鐵的化學性質活潑，為強還原劑，在室溫條件下可緩慢地從水中置換出氫，在500℃以上反應速率增高：
3Fe+4H2O─→Fe3O4+4H2
鐵在乾燥空氣中很難與氧發生作用，但在潮溼空氣中很易腐蝕，若含有酸性氣或鹵素蒸氣時，腐蝕更快。鐵可從溶液中還原金、鉑、銀、汞、鉍、錫、鎳或銅等離子，如：
CuSO4+Fe─→FeSO4+Cu
鐵溶於非氧化性的酸如鹽酸和稀硫酸中，形成二價鐵離子並放出氫氣；在冷的稀硝酸中則形成二價鐵離子和硝酸銨：
Fe+H2SO4─→FeSO4+H2
4Fe+10HNO3─→4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
鐵溶於熱的或較濃的硝酸中，生成硝酸鐵並釋放出氮的氧化物。在濃硝酸或冷的濃硫酸中，鐵的表面形成一層氧化薄膜而被鈍化。鐵與氯在加熱時反應劇烈。鐵也能與硫、磷、矽、碳直接化合。鐵與氮不能直接化合，但與氨作用，形成氮化鐵Fe2N。
鐵的最重要的氧化態是＋2和＋3。二價鐵離子呈淡綠色，在鹼性溶液中易被氧化成三價鐵離子。三價鐵離子的顏色隨水解程度的增大而由黃色經橙色變到棕色。二價和三價鐵均易與無機或有機配位體形成穩定的配位化合物，如FeCl嬄、Fe(CN)咶、Fe(CN)忹、 Fe(Phen)崯、Fe(C2O4)婩 等(Phen為菲羅林)，配位數通常為6。零價鐵還可與一氧化碳形成各種羰基鐵，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基鐵有揮發性，蒸氣劇毒。鐵也有＋4、+5、+6價態的化合物，但在水溶液中只有＋6價的。
化合物
主要有兩大類：亞鐵Fe(Ⅱ)和正鐵Fe(Ⅲ)化合物，亞鐵化合物有氧化亞鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、氫氧化亞鐵等；正鐵化合物有三氧化二鐵、三氯化鐵、硫酸鐵、氫氧化鐵等。亞鐵和正鐵離子與氰根都可形成很穩定的配離子Fe(CN)忹 和 Fe(CN)咶，如在亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]·3H2O和鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]中。鐵與環戊二烯的化合物二茂鐵，是一種具有夾心結構的金屬有機化合物。
製法
由鐵礦中提取鐵，是將礦石、焦炭和石灰石（助熔劑）在高爐中冶煉，使氧化鐵還原成生鐵（或鑄鐵）。所得生鐵一般含鐵90％～95％，碳3％～4.5％和少量的矽、錳、硫、磷等。生鐵是鍊鋼或熟鐵（鍛鐵）的原料，含碳量在0.2％～1.7％之間的鐵合金稱為鋼，含碳量小於 0.2％的為熟鐵。生鐵在平爐、轉爐或電爐中進一步冶煉除去碳、矽、磷等雜質，可得各種組成的鋼。
鐵的化學性質活潑，製取和保持純鐵都很困難。製備的方法有：
（1）在壓力下將一氧化碳和鐵粉加熱至180～200℃，得到揮發性的五羰基鐵，然後在250℃左右熱分解五羰基鐵得純鐵；
（2）用氫氣還原高純的氧化鐵或草酸鐵；
（3）電解亞鐵鹽溶液。
應用
鐵是應用最廣的重要金屬。大部分鐵製成鋼來應用，鋼是含少量碳的鐵合金的通稱。除碳以外還可新增硫、矽、錳、鉻、鎳、釩、鉬、鎢、鈮、鈦等，來製備各種特殊效能的鐵合金。鐵也大量用來製造鑄鐵和鍛鐵。純鐵可作催化劑和發電機、電動機的鐵芯，還原鐵粉可用於粉末冶金。鐵及其化合物還可製造磁鐵和顏料等。
參考書目
J.C.Bailar， ed.，Comprehensive Inorganic Chemistry，Vol.3，Pergamon，Oxford，1973.