鉄
鉄(Fe)は周期表の26番目の元素で、5000年以上にわたって人類に利用されてきた。 地球上で最も豊富な金属の1つで、地殻の5.6%、地球のコアのほぼすべてを構成しています。
鉄の有用な特性は以下の通りです:
原子量 | 55.845 |
密度 (0oC) | 7.874g/cm3 |
沸点 | 3134K |
融点 | 1811K |
体積エネルギー | 20- |
1.25 MJ/kg |
鉄は人類の歴史において重要な役割を担ってきた。 武器や道具を作るためにそれを操ることができる者が経済的、政治的な力を持つようになったからである。 現代社会では、鉄は金属の中で最も重要なものであり、さまざまな用途に使われるさまざまな種類の鋼鉄を作るために使われている。 鉄はペーパークリップや高層ビルなど、あらゆるものの製造に使用されます。
また、鉄は植物や動物の生態系においても重要な元素です。 植物では葉緑素の生成に、人間では血管系に重要な役割を果たします。
社会における鉄のエネルギー利用
鉄は、世界中で生産される金属量の95%を占め、毎年5億トン以上の新しい鉄と3億トンの再生鉄が生産されています。 このような鉄の生産が可能なのは、地球上に1000億トンを超える膨大な量の鉄が埋蔵されているためです。
世界の産業用エネルギーの約18%は、鉄鋼製品の採掘、加工、製造に費やされています。 実際のエネルギーという点では、毎年産業部門に投入される 106エクサジュール(1019ジュール)のうち約19を使用しています。
鉄は、1キログラムあたり20~25メガジュール(MJ/kg)の体積エネルギーを持ち、これは、抽出、精製、および加工に必要なエネルギーとされています。 このため、鉄を得るための年間エネルギー使用量は、およそ10エクサジュールになります。
一度採掘された鉄がどうなるかについては、こちらをご覧ください。 鉄
磁気特性
鉄は強磁性を示す数少ない元素の1つである。 鉄の分子構造は、電子のスピンを並べたドメインが存在し、その結果、非常に局所的な磁場が発生します。 しかし、このドメインはランダムに配置されていることが多く、バルクの材料では磁性を示さない。 鉄に外部磁場をかけると、このドメインが互いに並び、磁化されるという興味深い性質がある。
鉄のような強磁性材料は、日常生活でも、特殊な用途でも非常に有用です。
核の安定性
鉄のグループ(クロムからニッケルまで)は、すべての元素の中で最も安定な同位体を含み、核子あたりの結合エネルギーが最も高い。 このことの意味は、宇宙におけるこれらの金属の存在量と、超新星爆発から生まれるすべての重元素の生成に決定的な意味を持つ。 重い星での核融合は、これらの安定した元素によって止められ、核融合プロセスはもはやこれ以上エネルギーを発揮できないため、星の崩壊と超新星の引き金となる。 彼らは、元素の周期表のすべての元素に関する短いビデオの完全なスイートを作成しました。
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- ノッティンガム大学の様々な元素に関する動画はこちらからご覧ください。 http://www.periodicvideos.com/