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Eisen

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Eisen, Fe, 26
Elementkategorie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 8, 4, d
Aussehen metallisch glänzend mit
einem gräulichen Farbton
CAS-Nummer

7439-89-6

EG-Nummer 231-096-4
ECHA-InfoCard 100.028.270
Massenanteil an der Erdhülle 4,7 % (4. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse 55,845(2)[3] u
Atomradius (berechnet) 140 (156) pm
Kovalenter Radius low-spin: 123 pm, high-spin: 152 pm
Elektronenkonfiguration [Ar] 3d6 4s2
1. Ionisierungsenergie 7.9024681(12) eV[4] ≈ 762.47 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie 16.19920(5) eV[4] ≈ 1562.98 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie 30.651(12) eV[4] ≈ 2957.4 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie 54.91(4) eV[4] ≈ 5298 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie 75.00(15) eV[4] ≈ 7236 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand fest
Modifikationen vier[6]
Kristallstruktur α-Eisen: kubisch raumzentriert
γ-Eisen: kubisch flächenzentriert
Dichte 7,874 g/cm3
Mohshärte 4–5[7]
Magnetismus ferromagnetisch
Schmelzpunkt 1812 K (1539 ± 1[11][12] °C)
Siedepunkt 3343 K (3070[13] °C)
Molares Volumen 7,09·10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie 354 kJ·mol−1[8]
Schmelzenthalpie 13,8 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit 4910 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 449[1] J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit 4,5 eV[9]
Elektrische Leitfähigkeit 10 · 106[10] S·m−1
Wärmeleitfähigkeit 80 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände 2, 3, 4, 5, 6
Normalpotential −0,44 V (Fe2+ + 2 e− → Fe)
Elektronegativität 1,83 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
52Fe {syn.} 8,275 h ε 2,372 52Mn
53Fe {syn.} 8,51 min ε 3,743 53Mn
54Fe 5,8 % Stabil
55Fe {syn.} 2,737 a ε 0,231[14] 55Mn
56Fe 91,72 % Stabil
57Fe 2,2 % Stabil
58Fe 0,28 % Stabil
59Fe {syn.} 44,495 d β− 1,565 59Co
60Fe {syn.} 2,62 · 106 a[15] β− 3,978 60Co
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Kernspin γ in
rad·T−1·s−1 		Er (1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
57Fe 1/2 0+0,86806 · 107[16] 3,4 · 10−5 06,493
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[17][18]

massive Form

keine GHS-Piktogramme

weitere Gefahren

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Eisen ist ein chemisches Element mit dem Symbol Fe (für lateinisch ferrum ‚Eisen‘) und der Ordnungszahl 26. Es gehört zu den Übergangsmetallen, die im Periodensystem die 8. Nebengruppe (Eisen-Platin-Gruppe), nach der neuen IUPAC­-Zählung die Gruppe 8 (Eisengruppe) bilden. Eisen ist, auf den Massenanteil (ppmw) bezogen, nach Sauerstoff, Silicium und Aluminium das vierthäufigste Element in der Erdkruste und nach Aluminium das häufigste Metall.

Auf der Erde kommt es zumeist in verschiedenen Erzen und Eisenmineralien, aber auch in Form von Legierungen in Eisenmeteoriten vor. Aus diesen wurden schon vor der eigentlichen Eisenzeit, teilweise schon 3000 Jahre vor unserer Zeitrechnung, Kultgegenstände, Werkzeuge oder Waffen hergestellt. Es werden vor allem die Eisenerze Magnetit, Hämatit und Siderit abgebaut.

Chemisch reines Eisen ist ein silberweißes, verhältnismäßig weiches, dehnbares und ziemlich reaktionsfreudiges Metall. Es wird als ferromagnetisches Material von Magneten angezogen und kann eigene Magnetfelder ausbilden. Reines Eisen wird in der Praxis relativ selten verwendet, aber es geht mit etwa 80 anderen Elementen Legierungen ein, deren wichtigste Stahl und Gusseisen sind. Diese besitzen für viele Industriezweige wie die Automobilindustrie, den Maschinenbau, das Bau- und Transportwesen und die Energieerzeugung eine unersetzliche wirtschaftliche und technische Bedeutung.

Eisen ist ein essentielles Spurenelement für fast alle Lebewesen. Bei Tieren ist es ein Bestandteil des Blutes in Form von Hämoglobin in den roten Blutkörperchen und auch für die Bildung von Proteinen und Enzymen von Bedeutung.

  1. ↑ a b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Eisen) entnommen.
  3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  4. ↑ a b c d e Eintrag zu iron in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd). Abgerufen am 11. Juni 2020.
  5. ↑ a b c d e Eintrag zu iron bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
  6. ↑ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente. In: Acta Crystallographica. 1974, B30, S. 193–204 (doi:10.1107/S0567740874002469).
  7. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Okrusch.
  8. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Zhang.
  9. ↑ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage. Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5, S. 361.
  10. ↑ Jan Hoinkis: Chemie für Ingenieure. John Wiley & Sons, 2015, ISBN 978-3-527-68456-4, S. 162.
  11. ↑ L. J. Swartzendruber: The Fe (Iron) system. In: Bulletin of Alloy Phase Diagrams. Band 3, Nr. 2, 1982, S. 161–165, doi:10.1007/BF02892374.
  12. ↑ W.F. Roeser, H.T. Wensel: Freezing temperatures of high-purity iron and of some steels. In: Journal of Research of the National Bureau of Standards. Band 26, Nr. 4, 1941, S. 273, doi:10.6028/jres.026.015.
  13. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Holleman-Wiberg.
  14. ↑ S. L. Keshava, K. Gopala, P. Venkataramaiah: Decay energy of 55Fe from its inner bremsstrahlung spectrum. In: Pramana. Band 56, Nr. 6, 2001, S. 735–744, doi:10.1007/s12043-001-0074-0.
  15. ↑ G. Rugel, T. Faestermann, K. Knie, G. Korschinek, M. Poutivtsev, D. Schumann, N. Kivel, I. Günther-Leopold, R. Weinreich, M. Wohlmuther: New Measurement of the 60Fe Half-Life. In: Physical Review Letters. 103, 2009, S. 072502, doi:10.1103/PhysRevLett.103.072502.
  16. ↑ Graham A. Webb: Annual Reports on NMR Spectroscopy. Elsevier Science, 2022, ISBN 978-0-323-98874-2, S. 188 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  17. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen GESTIS.
  18. ↑ Dieses Element in massiver Form ist nach GESTIS, Abschnitt „Chemische Eigenschaften“ nicht als Gefahrstoff eingestuft.
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