Iron
鐵
상단 용도 그림의 출전은 금성출판사 화학교과서의
주기율표이다(란탄족, 악티늄족 제외).
4주기 8족에 위치하는 금속원소. 원자번호 26, 원소기호 Fe. 융점은 상압에서 1538℃, 결정구조는 체심입방결정이며 공간군은 Im3m
구리보다 단단하지만 산화 서열은 높고, 융점도 높기 때문에 제련법이 좀 까다로워서 구리보다 늦게 사용된
금속이다. 지각에 4번째로 많은 원소이고(금속 중에서는 알루미늄 다음으로 많은 원소) 강도, 가공성, 내식성 등이 그런 대로 괜찮아 온갖 도구를 만들 수 있다.
일반적인 용광로에서 철을 생산할 때는 철광석과 코크스와 석회석을 용광로에 넣고 고온으로 가열하면 CO가 발생하면서 고열로 흐물해지고 결합도 느슨해진 산화철에서 산소를 떼어내 순수한 철이 나온다. 이 철은 용광로 아래쪽에 슬래그라는 불순물과 모이는 데 밀도차를 이용해 살살 부어서 철만 따라낸다.
한국의
포스코에서는
오스트리아의 지멘스-VAI사와 함께 개발한 파이넥스 공법을 개발, 유연탄을 코크스로 가공하는 과정 및 괴탄화 과정을 생략하고 철광석을 직접 환원하여 훨씬 환경친화적으로 철을 뽑아낼 수 있는 기술을 확보했다. (이산화탄소 배출량이 황화합물 및 질소화합물 배출량은 1/10 이하...) 문제는 기존 용광로 제선법에 비해 비용이 많이 든다는 것. 가까운 장래에 이산화탄소배출권 등의 환경 비용을 제외하고, 양질의 철광 공급이 계속될 수 있다고 가정하는 한, 용광로보다 더 효율적으로 철을 제련하는 기술은 존재할 수 없다. 그정도로 용광로는 효율적인 기술이다. 근본적으로 파이넥스는 친환경성과 함께, 자원고갈에 대응하여 분광 및 분탄 등 저급 원료를 효율적으로 사용하는 공정이라는 데 경제적 의의가 있다.
여튼 이러한 환원과정을 통해 뽑아내는 철이 선철인데, 탄소 농도도 너무 높고 불순물도 많아 그대로 쓰기에는 영 아닌지라, 이걸 다시 탈황/탈린로,
전로(converter) 등으로 가공하여 탄소 농도에 따라 강(steel)으로 만든다.
한편 용도폐기된 고철을 전기로(전기아크로)에서 녹여 강으로 만드는 공정도 존재한다. 소수의 대규모 일관제철소들이 철광석을 용광로에서 환원하여 제철하는 데 비해, 대다수의 중소규모 제철소들은 주로 전기아크로를 통해서 철제품을 생산하고 있다. 한국의 경우도 포스코를 제외한 모든 제철/제강업체들은 전기로 제강을 한다. 고철을 재활용하는 것이기 때문에 전기로의 위상을 간과하기 쉬우나, 현재 전세계 조강생산량의 절반은 전기로에 의한 것이다. 앞으로 고철의 축적량이 증대되고 양질의 괴광석이 차츰 고갈됨에 따라 전기로 제강의 중요성이 더욱 높아질 것으로 예측되고 있다. (Tramp Element 문제만 해결할 수 있다면.)
철은 탄소 함량이 높을수록 경도가 높아지고 취성이 생기는 경항이 있으나 조질 열처리를 통해 어느 정도는 교정할 수 있다. 다른 금속을 넣어 합금으로 만들어 성질을 고치기도 한다.스테인레스가 대표적. 금속 중에서 초특급 수준으로 강력하지만 화학적으로는 그리 안정한 편은 아니므로
염산,
황산,
질산... 등 대부분의 산에 부식된다. 다만 약산성인 진한 황산에는 황화철 피막을 만들기 때문에 일정 깊이 이상 부식되지 않으므로, 진한 황산을 강철 드럼통에 담아 보관할 수 잇다
핵자구조 메커니즘에서는 가장 안정된 원소(핵자간의 결합에너지가 제일 크다), 철로는
핵융합과
핵분열 둘 다 불가능하다. 철보다 가벼운 원소는 핵융합만, 무거운 원소는 핵분열만 가능하다.
다른 금속들과 비교할때 압도적으로 자력에 예민하게 반응하는 금속으로도 유명하다.
우리 몸에도 꼭 필요한 물질로, 산소를 운반하는 혈액 속의 헤모글로빈에는 철이 들어 있고 이 철 덕분에 산소를 붙잡아 둘 수 있다(혈액의 색상이 붉은색을 띄는 이유도 동일). 때문에 철이 부족하면 빈혈이 생길 수 있다.
4 사리를 분별할 수 있는 힘 #
철이 나다, 철이 들다 등으로 쓴다. 하지만 우리가 이 의미의 철에 대해서 가장 많이 듣는 응용문은 철 좀 들어라이다. 각자 다르긴 하지만 대부분 들기 위해 꽤 시간이 걸리는 것이기도 하며 그렇다고 시간이 전부다 해결해 주는 것도 아니다. 왠지 어렸을때는 '우리 ㅇㅇ철 들었네'란 식으로 본인이 자주 들었다는 걸 알 수 있으나 가면 갈수록 자신도 모르게 덜 들어 '철 좀 들어라'란 말을 들으며 살고 있다. 사실 효도와 정줄 놓지 않고 개념 탑재하는 정도면 드는 건데 이것도 그리 쉽지많은 않다. 모두 철 들도록 노력하자.
80년대 개그중엔 1의 철과 연관지어 철없는 놈 철분좀 먹이라는 말장난도 있었다.