鉄の性質と鉄イオンの沈殿まとめ

鉄（Fe）は原子番号26、8族4周期の元素。

純粋な鉄は灰白色で、炭素を加えると強度が増える。地殻を構成する4番目の元素。

Fe²⁺

Fe²⁺ に水酸化ナトリウムを加えると、緑白色の沈殿ができる。他の反応は次のとおり。

Fe³⁺

K₄[Fe(CN)₆]aq はヘキサシアニド鉄（Ⅱ）酸カリウム水溶液、K₃[Fe(CN)₆]aq はヘキサシアニド鉄（Ⅲ）酸カリウム水溶液のこと

錯イオン

鉄イオンは CN^-（シアニド）と錯イオンを形成する。二価、三価ともに正八面体で、配位数は6。

Fe²⁺
→[Fe(CN)₆]^4-（ヘキサシアニド鉄（Ⅱ）酸イオン）

Fe³⁺
→[Fe(CN)₆]^3-（ヘキサシアニド鉄（Ⅲ）酸イオン）

二価の鉄イオンは四価の錯イオン、三価の鉄イオンは三価の錯イオンになる。

スチールウール

中学理科の実験でよく出るスチールウールは、鉄を繊維のように細かくしたもので簡単に燃える。これは鉄の酸化反応である。

3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄

製錬

鉄は鉄鉱石（赤鉄鉱、Fe₂O₃）、コークス（C）、石灰石（CaCO³）から作られる。二つを高温の溶鉱炉に入れると、鉄鉱石がコークスにより還元されて鉄になる。この還元反応は二つの反応からなる。

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO²

鉄鉱石は直接還元されて鉄になり、一酸化炭素が生じる。この一酸化炭素は還元剤として鉄鉱石をさらに還元し、鉄と二酸化炭素ができる。鉄鉱石に含まれる不純物は石灰石と反応してスラグになる。

鉄鉱石を還元してできた鉄を銑鉄（せんてつ）という。銑鉄は少量の炭素を含むため、高炉において高温の酸素を混ぜて炭素を除去する。こうして得られた高密度の鉄を鋼（こう）という。

鉄鉱石
↓（溶鉱炉）
銑鉄
↓（高炉）
鋼