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주기율표 제8족 원소에 속하는 철족원소. 오랜 옛날부터
알려져 있는 원소로, 이집트·아시리아 등의
유적 등에서도 발견되고 있다. 주철(鑄鐵)의 제조는
16세기경에 시작되었고, 순철(純鐵)의 제조는 근대에
와서 시작되었으며, 전해철(電解鐵)은 20세기에 들어와서
실용화되었다. 원자기호의 Fe는 라틴어 ferrum에서
딴 것인데, 그 명칭의 유래는 알 수 없다. 영어의 iron은
광석을 뜻하는 라틴어 aes로부터, 독일어의 Eisen은
그 광택이 얼음을 뜻하는 Eis와 유사하기 때문에 유래된
것이라 알려져 있으나 명확하지 않다.
1 ) 존재 : 금속원소로는 알루미늄 다음으로 다량으로
존재한다. 유리금속의 상태로 산출되는 일은 극히 드물며
운석(隕石)이나 지구 내부에는 다량으로 존재한다고
알려져 있다. 화합물로서는 토양·암석·광물
등에 존재하고 있다. 주요 광석으로는 적철석·자철석·갈철석·황철석·능철석
등이 있다. 또 사철(砂鐵)은 주로 미분말의 자철석으로
이루어져 있다.
2 ) 성질 : 순수한 철은 백색의 광택을 가진 금속이다.
전성(展性)·연성(延性)이 풍부하고, 굳기는
4.5, α,γ,δ의 동소체가 존재한다. α철은 상온에서
안정하며, 강자성(强磁性)이지만 769 ℃ 이상에서는
상자성이 되는데 예부터 이것을 β철이라 부르고 있다.
또한 906℃에서 전이점이 있고 이 온도부터 1,401 ℃까지를
γ철, 1,401℃의 전이점 이상을 δ철이라 한다. 결정격자는
α 및 δ철은 체심입방격자(體心立方格子), γ철은
면심입방격자(面心立方格子)이다. 상온에서는 공기
중에서 변화하지 않지만 습기가 있으면 녹이 슨다.
산소 중에서 가열하면 타며, 뜨거울 때에 수증기와
반응해서 모두 산화철 Fe3O4로 된다. 염소·황·인
등과 격렬히 작용하지만 질소와는 직접 반응하지 않는다.
탄소 및 규소와는 화합하며, 탄소는 강철의 성질을
좌우하기 때문에 매우 중요하다. 또한 규소철도 여러
가지 용도를 가지고 있다. 묽은 무기산에는 수소를
발생하면서 녹지만, 진한 질산에는 부동태(不動態)를
만들며 녹지 않는다.
3 ) 제조법 : 보통 적철석·자철석·갈철석·능철석
등을 원료로 사용하여, 이들을 일단 배소(焙燒)시켜
산화철로 만들고 융제로 석회석, 환원제로 코크스를
가하여 고로(高爐) 중에서 열풍을 보내고, 코크스를
연소시킴과 동시에 광석을 환원시켜 철로 만들고 용융시켜
선철(銑鐵)을 제조한다. 이와 같이 얻은 선철을 평로(平爐)·전로(轉爐)·아크로
등으로 적당히 조작하여 연철(鍊鐵)·강철(鋼鐵)
등으로 만든다.
3Fe2O3 ＋ CO → 2Fe3O4 ＋ CO2
Fe3O4 ＋ 4CO → 3Fe ＋ 4CO2
선철에는 상당한 양의 탄소 및 그 밖의 불순물이
함유되어 있다. 선철을 만드는 데는 철염 수용액의
전기분해, 순산화철의 수소에 의한 환원, 철카르보닐의
열분해 등을 이용한다. 또 선철·강철스크랩
등으로부터 순철을 만들기 위해서는 이들을 전극으로
하고 철염 수용액 중에서 전해정련하는 방법 등이 사용되고
있다.
4 ) 민속 : 철과 관련된 주술(呪術)이나 종교적
풍속은 복잡하고 광범위하지만, 그 특징으로 보아 두
가지로 요약할 수 있다. 그 중 하나는 철에 특수한
영력을 인정하여 여러 가지 악령(惡靈)을 막는 데 이용하고
있다. 인도의 북서부에서는 기혼여성이 철 팔찌를 끼면
악령을 쫓는다고 했고, 미얀마나 말레이시아에서는
칼을 악령 쫓는 데 사용했으며, 일본에서는 젊은 여성이
악령의 씨를 잉태했을 때는 대장장이에 부탁해서 쇠붙이를
다는 관습이 있다. 대장 일이 신성시되는 예는 몽골이나
많은 미개사회에서 볼 수 있다. 샤먼이 철을 적극적으로
사용하는 예도 적지 않다. 또 다른 하나는 철의 사용을
터부로 하는 것으로서, 그리스·로마·이스라엘에서는
사원이나 신전에 철을 가지고 가는 것을 금지하고 있으며,
성직자는 철로 된 면도칼을 사용하지 못하게 되어 있다.
힌두족 사이에서는 가옥 건축에 철을 사용하면 재앙을
초래한다고 믿고 있다.
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