鐵是地球上分布最廣的金屬之壹,約占地殼質量的5.1%,居元素分布序列中的第四位,僅次於氧、矽和鋁。? 在自然界,遊離態的鐵只能從隕石中找到,分布在地殼中的鐵都以化合物的狀態存在。
鐵是壹種光亮的銀白色金屬。密度7.86克/立方厘米。熔點1535℃,沸點2750℃。常見化合價+2和+3,有好的延展性和導熱性。也能導電。純鐵既能磁化,又可去磁,且均很迅速。電離能為7.870電子伏特。化學性質比較活潑,是壹種良好的還原劑。若有雜質,在潮濕的空氣中易銹蝕;在有酸氣或鹵素蒸氣存在的濕空氣中生銹更快。易溶於稀酸。在濃硝酸中能被鈍化。加熱時均能同鹵素、硫、矽、碳、磷等化合。除生成+2和+3價氧化物外,還有復合氧化物Fe3O4(是磁性氧化物)生成。鐵是工業部門不可缺少的壹種金屬。鐵與少量的碳制成合金——鋼,磁化之後不易去磁,是優良的硬磁材料,同時也是重要的工業材料,並且也作為人造磁的主要原料 相對原子質量55.847。鐵有多種同素異形體,如α鐵、β鐵、γ鐵、б鐵等。鐵是比較活潑的金屬,在金屬活動順序表裏排在氫的前面。常溫時,鐵在幹燥的空氣裏不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應,在高溫時,則劇烈反應。鐵在氧氣中燃燒,生成Fe3O4,熾熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。鐵易溶於稀的無機酸和濃鹽酸中,生成二價鐵鹽,並放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或?鐵礦?錫石?銻華濃硝酸時,表面生成壹層氧化物保護膜,使鐵“鈍化”,故可用鐵制品盛裝濃硫酸或濃硝酸。鐵是壹變價元素,常見價態為+2和+3。鐵與硫、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸等反應時失去兩個電子,成為+2價。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應,則被氧化成Fe3+。鐵與氧氣或水蒸氣反應生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3,其中有1/3的Fe為+2價,另2/3為+3價。鐵的+3價化合物較為穩定。? [鐵的化學性質之二]? 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(g)===Fe3O4+4H2? Fe和高溫水蒸氣反應,因此,生成氫氣壹般不帶氣體符號。? 鐵在幹燥空氣中很難與氧發生作用,但在潮濕空氣中很易腐蝕,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↑? (?2?Fe+6H2SO4(濃)===Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O)? 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,鐵的表面形成壹層氧化薄膜而被鈍化。鐵與氯在加熱時反應劇烈(2Fe+3Cl2===2FeCl3)。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,在堿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。純凈的三價鐵離子為淡紫色。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?Phen為菲羅林,配位數通常為6。零價鐵還可與壹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(FeO)、氯化亞鐵(FeCl2)、硫酸亞鐵(FeSO4)、氫氧化亞鐵{Fe(OH)2}等;正鐵化合物有三氧化二鐵(Fe2O3)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵{Fe2(SO4)3}、氫氧化鐵{Fe(OH)3}等。? 如在亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]·3H2O(俗名:黃血鹽)和鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6](俗名:赤血鹽)中。鐵與環戊二烯的化合物二茂鐵,是壹種具有夾心結構的金屬有機化合物。? ? 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(g)===(加熱)Fe3O4+4H2? 鐵在幹燥空氣中很難與氧發生作用,但在潮濕空氣中很易腐蝕,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? 鐵的化學性質之四----工業制取? C+O2===(點燃)CO2(提供熱量和CO2)? CO2+C===(高溫)2CO? Fe2O3+3CO===(高溫)2Fe+3CO2? CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑單質鐵金屬
氧化物(氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵)硫化物
鐵元素的無機鹽
鐵元素的有機鹽
氫氧化鐵,氫氧化亞鐵
鐵是人體含量的必需微量元素,人體內鐵的總量約4—5克,是血紅蛋白的重要部分,人全身都需要它,這種礦物質而已存在於向肌肉供給氧氣的紅細胞中,還是許多酶和免疫系統化合物的成分,人體從食物中攝取所需的大部分鐵,並小心控制著鐵含量。? 三、吸收代謝? 成人體內鐵的總量約為4-5g,其中72%以血紅蛋白、3%以肌紅蛋白、0.2%以其他化合物形式存在;其余則為儲備鐵,以鐵蛋白的形式儲存於肝臟、脾臟和骨髓的網狀內皮系統中,約占總鐵量的25%。? 食物中的鐵主要以Fe(OH)3絡合物的形式存在,在胃酸作用下,還原成亞鐵離子,再與腸內容物中的維生素C、某些糖及氨基酸形成絡合物,在十二指腸及空腸吸收。? 鐵在體內代謝中可反復被身體利用。壹般情況下,除腸道分泌和皮膚、消化道及尿道上皮脫落可損失壹定數量外,幾乎不存在其它途徑損失。? 膳食中存在的磷酸鹽、碳酸鹽、植酸、草酸、鞣酸等可與非血紅素鐵形成不溶性的鐵鹽而阻止鐵的吸收。胃酸分泌減少也影響鐵的吸收。? 鐵的平衡?鐵的平衡是指壹種穩定的狀態,即從膳食中吸收的鐵既可能補充機體實際丟失的鐵又可滿足機體生長(和懷孕)的需要。鐵的平衡依賴於鐵吸收、鐵轉運和鐵儲存的***同協調。? 機體有三種獨特機制以保持鐵的平衡及預防體內的缺乏和過分蓄積。? (1)反復利用紅細胞分解代謝中的鐵。鐵在體內生物半衰期在成年男子為5.9年,成年女子(絕經期前)為3.8年。? (2)根據體內鐵營養狀態調節腸道內鐵的吸收。? (3)增加獨特的儲存蛋白——鐵蛋白可儲存或釋放以滿足額外鐵的需要,如在孕期後1/3。? 機體內穩態機制在多方面協調鐵的需要、利用和儲存以保持這種平衡。體內基本鐵丟失有壹半是胃腸道中脫落細胞和血的丟失,血紅蛋白的水平可在某種程度上影響這種基本丟失。同樣血紅蛋白水平也可影響經月經丟失的鐵量。血紅蛋白下降並發展為缺鐵性分血時可有效減少體內基本丟失及月經鐵丟失。當體內嚴重貧血或鐵過多時也減少或增加皮膚鐵的丟失。腸道中鐵的吸收主要取決於體內鐵營養狀態和膳食的特性(鐵的含量、形式及生物利用)。從調節機制上在體內大多數細胞中,調節是在轉錄後的水平上,經鐵調節蛋白(1RP8)和轉鐵蛋白受體及鐵蛋白H和I鏈的mRNA—3’或5’端utr中的鐵響應元件IREs來調節鐵的轉運和儲存。紅細胞鐵需要量高,其調節也是在轉錄水平上,在調節上可優先於其他細胞的轉錄後調節。
缺鐵征兆
婦女綜合征? 國外有人做過調查,發現在25—50歲育齡婦女中,有40%—60%可有全身乏力,無精打采,早上不想起床而晚上又輾轉難眠,情緒易波動、郁悶不樂,常突然不能自禁的流淚哭泣、記憶力減退、註意力不集中等癥狀。究其原因系缺鐵,但常常化驗無明顯貧血,僅血清鐵偏低。因多發生於家庭主婦,所以稱之為“主婦綜合征”。補充鐵劑後,上述癥狀可顯著改善。? 婦女冷感癥? 缺鐵的婦女體溫較正常婦女高13%,鞏膜發藍,因為鐵是合成膠原的壹個重要輔助因子,所以當體內缺鐵後,阻斷了膠原的合成,而使膠原纖維構成的鞏膜變成十分薄弱,其下部的色素膜就會顯出藍色,因此,我們看到的白眼球偏藍色,也是缺鐵的表現。? 異食癖? 缺鐵還可以引起異食癖,即對正常飲食不感興趣,卻對粉筆、漿糊、泥土、石灰、布、紙、蠟燭等異物有癖好,吃得津津有味。現研究發現,異食癖者缺鐵、缺鋅明顯,補充鐵、鋅後可迅速好轉。缺鐵引起的異食癖形式多樣,最為多見的是嗜食冰,大冷天也喜食冰塊。? 其他? 有研究發現嬰兒缺鐵時常常不愛笑精神萎靡不振、平時不合群、不愛活動、愛哭鬧而且智商也顯著低於正常兒。?
植物中的鐵
鐵是光合作用、生物固氮和呼吸作用中的細胞色素和非血紅素鐵蛋白的組成。鐵在這些代謝方面的氧化還原過程中都起著電子傳遞作用。由於葉綠體的某些葉綠素-蛋白復合體合成需要鐵,所以缺鐵時會出現葉片葉脈間缺綠。與缺鎂癥狀相反,缺鐵發生於嫩葉,因鐵不易從老葉轉移出來,缺鐵過甚或過久時,葉脈也缺綠,全葉白化,華北果樹的“黃葉病”就是植株缺鐵所致。