鉄

同位体	NA	半減期	DM	DE M eV	DP
⁵⁴Fe	5.8%	中性子28個で安定
⁵⁵Fe	{syn.}	2.73 年	ε	0.231	⁵⁵Mn
⁵⁶Fe	91.72%	中性子30個で安定
⁵⁷Fe	2.2%	中性子31個で安定
⁵⁸Fe	0.28%	中性子32個で安定
⁵⁹Fe	{syn.}	44.503 日	β	1.565	⁵⁹Co
⁶⁰Fe	{syn.}	1.5E⁶ 年	β^-	3.978	⁶⁰Co

注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。

鉄（てつ、Iron）：原子番号 26の元素、元素記号は Fe。
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、黒い錆を生じる事や、しろがね（銀）より輝きが劣る事からくろがね（黒い金属）と呼ばれていた。

純粋な鉄は白い光沢を放つが、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関わらず、酸に侵されにくくなる。

自然の鉄の同位体比率は、5.845%が放射性の鉄54（半減期3.1E22年以上）、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は不安定な比較的短寿命（半減期150万年）のため、自然の鉄中には存在しない。ニッケル62とともに、鉄58の原子核は全ての原子核の中でもっとも安定である。このため恒星の核融合反応の最終的な生成元素は鉄であり、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）。

固体の純鉄は、フェライト（BCC構造）、オーステナイト（FCC構造）、デルタフェライト（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。

鉄は人（生体）にとって必須の元素である。鉄分が欠乏すると、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。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。

人類にとって最も身近な金属元素の一つで、様々な器具、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一つであり、産業革命以降、ますます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（→鉄鋼業）。

西洋占星術や錬金術などの神秘主義哲学では、軍神マルスと関連づけられ、その星である火星を象徴する。
これは、古くから鉄が武器の材料として利用された事や、くすんだ血のような色の錆に由来すると思われる。

こうしたマイナスイメージの延長として、しばしば冷酷非情な人物を形容して「鉄血宰相」「黒鉄公爵」などと言う。

用途

人類にとって最も利用価値のある元素である。特に産業革命以後は産業の中核をなす材料であり、『産業のコメ』などとも呼ばれ、鉄の生産量は国力のバロメーターともなった。このため鉄鋼産業には国家権力の干渉が大きく、第二次世界大戦後の世界の経済発展に大きく影響することになった。

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、わずかに炭素を添加することで、鋼となり硬度を炭素量や焼入れなどを行うことなどでコントロールできる。鋼は建材のほかに刀や刃物、また自動車部品などにも使われる。

また鉄は、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、錆びを生じるが、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い合金として知られる。このため、鉄はステンレスとして、飲み物や醤油や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、固体材料で最も材料強度の増幅性能が高い工具鋼（→鋼に詳しい）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にも鉄が必須の合金元素となっている。

他にも、鉄化合物はインクや絵の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。

鉄には強磁性があるため、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。

また、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。

鉄を作る

産出

選鉱

製錬

鉄の製錬は、よく製鉄と呼ばれる。ごく簡単に言えば、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。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。この工程には比較的高い温度（千数百度）の状態を長時間保持することが必要なため、古代文化における製鉄技術の有無は、その文化の技術水準のバロメーターの一つとなっている。

日本では古来からたたら（鑪、鈩）と呼ばれる製鉄技法が伝えられているが、現在では島根県安来市の山中奥出雲町等の限られた場所で日本刀の素材製造を目的とし半ば観光資源として存続しているのみで、経済活動としての地位は失われている。幕末以降、欧米から多数の製鉄技術者が招かれ、日本の近代製鉄は急速に発展した。現在の日本では、鉄鉱石から鉄を取り出す高炉法とスクラップから鉄を再生する電炉法で、大半の鉄鋼製品が製造されている。高炉から転炉や連続鋳造工程を経て最終製品まで、一連の製鉄設備が揃った工場群のことを銑鋼一貫製鉄所（もしくは単に製鉄所）と呼び、臨海部に大規模な製鉄所が多数立地していることが、日本の鉄鋼業の特色となっている。なお、日本では電炉法による製造比率が粗鋼換算で30%強を占める。鉄が社会を循環する体制が整備されており、鉄のリサイクル性の高さと日本における鉄蓄積量の大きさを示している。鉄スクラップは天然資源に乏しい日本にとって貴重な資源であり、これをどう利用するかが、世界的に鉄鋼資源の不足が懸念される中、注目されるべき課題となっている。

鉄利用の歴史

古代

製鉄技術が普及し始めたのは紀元前15世紀頃のヒッタイトが定説となっているが、鉄の利用自体はそれよりもはるかに古い。有史以前から隕鉄などを利用していた証拠が見つかっている。エジプトでは紀元前3000年前のウルという遺跡から、鉄器の断片が見つかっている。また、ギザにあるクフ王のピラミッドの石の隙間から、紀元前2500年前の鋸の歯が見つかっている。放射性物質の調査から、これらの鉄器が隕鉄に因るものであることが判っている。鉄の利用のはじまりは有史以前と思われるが、はっきりしたことは判らない。

人工的に鉄を発明したのは、上にもあるように紀元前15世紀頃、アナトリア半島のヒッタイト人であるというのが定説である。最近、紀元前20～18世紀頃のアッシリア人の遺跡からも人工鉄が見つかったが、当時のものかどうか議論されている。

これ以降、鉄の生産が可能になり歴史に鉄が現れる、というより、鉄が歴史を作ると言っても過言ではないほど、人類に影響を与えていく。

日本

紀元前3世紀頃水田の稲作、青銅などとほぼ同時期に日本に伝わった。製鉄技術はなく、当初は輸入されていた。ちなみに、青銅は紀元前1世紀頃から日本で作られるようになる。

5世紀頃出雲地方や九州地方で製鉄がはじめられた。

農器具が鉄器で作られるようになると、農地の開拓が進んだ。

当初は鉄の農機具は政府の持ちもので、朝借りて来て夕方には洗って返すことになっていた。私有地を耕すのには鉄の農機具を使う事が出来なかったため、良い農地は政府の所有であった。

11世紀頃鉄の生産が非常に高くなり、鉄が安く売られるようになった。

個人が鉄の農機具を持つ事が出来るようになると、新しい農地が開墾されるようになり個人の所有になった。この個人所有の農地を守るために武士が増えてゆき、これが鎌倉幕府の建設に繋がっていった。

鉄の主な化合物

塩化鉄(II) (FeCl₂)
塩化鉄(III) (FeCl₃)
酸化鉄(II) (FeO)
酸化鉄（四酸化三鉄）(Fe₃O₄)
酸化鉄(III) (Fe₂O₃)
硝酸鉄(II) (Fe(NO₃)₂)
硝酸鉄(III) (Fe(NO₃)₃)
二硫化鉄 (FeS₂)
硫化鉄(II) (FeS)
硫化鉄(III) (Fe₂S₃)
硫酸鉄(II) (FeSO₄)
硫酸鉄(III) (Fe(SO₄)₃)
ヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム　(K₄^*)
ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム　(K₃^*)

外部リンク

たたら - 日本の製鉄技術の歴史と解説
たたらオリエントポータル
超高純度ベースメタルの科学（ナノメタラジー）

鉄関連用語

元素 | 鉄

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