铁,化学元素符号为Fe,是一种具有银白色外观的金属。在低氧环境下,它常以单质形态存在,且纯度较高时,铁的抗腐蚀性较强。日常生活中的铁往往与碳等元素结合,于氧气中时容易发生腐蚀,尤其在水分存在的情况下,电化学腐蚀的现象尤为明显。铁的氧化态变化多端,涵盖了从−2到+6的多个价态,其中+2和+3价是最常见的。铁的化学反应使其容易生成多种氧化物,其中包括氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)以及四氧化三铁(Fe3O4或FeO·Fe2O3)等。
在自然界中,游离状态的铁极为稀少,通常只能在陨石中找到,而地壳中的铁大多以化合物形式存在。
黄铁矿
黄铁矿,又名“愚人金”,是铁的硫化物,化学式为FeS2。其外观呈浅黄铜色,表面有时带有黄褐色的锖色,条痕则呈现绿黑或褐黑色。黄铁矿属于等轴晶系,因其亮丽的金属光泽和与黄金相似的外观,常常被误认为是黄金,因此得名“愚人金”。黄铁矿在氧化带中非常不稳定,容易分解,形成针铁矿、纤铁矿等矿物,在脱水作用下,它还可转化为稳定的褐铁矿。
白铁矿
与黄铁矿同为同质多型变体的白铁矿,其化学成分与黄铁矿完全相同,也为FeS2。白铁矿属于斜方晶系,其晶体多呈板状,集可呈现结核状、球状、钟乳状或皮壳状等不同形态。它的颜色通常为锡白色或青铜,略带浅灰或浅绿色,条痕呈暗灰绿色,具有金属光泽且不透明。尽管与黄铁矿成分相同,但白铁矿的稳定性较差,容易在空气中受到腐蚀,若保存不当,甚至会粉碎成灰状物质。
赤铁矿
赤铁矿,化学式Fe2O3,是氧化铁的主要矿物形式,属于三方晶系。赤铁矿含铁量较高,且产量巨大,是炼铁的关键原料。其名字来源于矿石的深红色。赤铁矿的形态变化丰富,不同的形态常被赋予不同的名称。例如,呈现闪亮钢灰色的赤铁矿被称为镜铁矿,鳞片状的被称为云母赤铁矿,土状的称作赭石,而纤维状的则叫做笔铁矿等。赤铁矿常与磁铁矿共同出现,并且在氧化带中,赤铁矿可能由褐铁矿、纤铁矿或针铁矿经脱水作用转化而来。在还原条件下,它也有可能转化为磁铁矿。市场上常见的日光石因其内部含有赤铁矿而呈现砂金效应,特别是当赤铁矿以平行排列的方式出现在日光石内部时,强烈的反光使得这种效应尤为显著。
镜铁矿
镜铁矿是赤铁矿的一种变种,化学式同为Fe2O3。镜铁矿的晶体通常呈玫瑰花状或片状,偶尔还包含TiO2、SiO2、Al2O3等其他物质。其颜色为钢灰色至铁黑色,表面光滑,具有金属光泽,晶面反射强烈,呈现如镜子的效果,因此得名镜铁矿。与赤铁矿不同的是,镜铁矿常常因为包裹了细小的磁铁矿粒子,展现出一定的磁性。它不仅是炼铁的重要矿物,也是一个较强的磁性矿物。
这些铁矿物无论是在自然界中的存在,还是在工业上的应用,都具有重要的地位和价值。