白鐵礦

中文名稱：硫鐵礦

中文別名：黃鐵礦；硫精砂；硫化鐵；黃鐵礦，礦鐵礦；硫精礦粉；白鐵礦；硫精礦

英文名稱：Pyrite

英文別名：IRON(II) DISULFIDE; IRON (III) SULFIDE; IRON PYRITES; IRON PYRITE; FERRIC DISULFIDE

CAS號：1309-36-0

EINECS號：215-167-7

分子式：FeS2

分子量：119.967 InChI：InChI=1/Fe.2S/rFeS2/c2-1-3

化學組成

FeS2,Fe鐵46.55%，S硫53.45%；鑒定特徵

白鐵礦和黃鐵礦不同之處，—是具有雞冠狀的晶形，二是顏色比較淡白，三是在顯微鏡下觀察時光性的非均質性與黃鐵礦相區別。

成因產狀

在自然界的分佈遠較黃鐵礦少，並且不形成大量的聚積；是FeS2的不穩定變體，高於350℃即轉變為黃鐵礦；

著名產地

世界範圍廣泛分佈；大量的白鐵礦，在美國的Oklahoma、Missouri，Wisconsin和Illinois各州，產在鉛鋅礦床之內。在Bohemia，Caisbad和德國的Saxony等地，產在粘土岩之內；在英國的Doyer和Folkestone等地。

名稱來源

Marcasite一字，來自阿拉伯語，原指黃鐵礦，是對硫化鐵礦和類似的不確定礦物的命名。

晶體形態

斜方雙錐晶類，晶體通常呈平行（010）的板狀，有時呈雙錐狀。常見單形有平行雙面b（010），斜方柱m（110）、e（101）。

晶體結構

晶系和空間群：斜方晶系，D122h—Pmnn

晶胞參數：a0=4.0445埃，b0=5.425埃，c0=3.388埃

粉晶數據：2.71(1)1.76(0.63)3.44(0.4)

物理性質

硬度：6-6.5

比重：4.85-4.9g/cm3

解理：解理平行（101）不完全

斷口：斷口不平坦

顏色：淡黃銅色，微帶淺灰或淺綠色調

條痕：暗灰綠色

透明度：不透明

光澤：金屬光澤

發光性：無

其他：性脆

光學性質

反射色黃白。反射率：52（綠光），45.5（橙光），44.5（紅光）。強雙反射，平行a軸白帶玫瑰褐色，平行b軸亮黃色，平行c軸奶油白色。強非均質性，從綠到紫紅色。

化學特性

鐵的電子構型為(Ar)3d64s2，氧化態有0、 2、 3、 4、 5、 6。鐵的化學性質活潑，為強還原劑，在室溫條件下可緩慢地從水中置換出氫，在500℃以上反應速率增高：3Fe 4H2O→Fe3O4 4H2

鐵在乾燥空氣中很難與氧發生作用，但在潮濕空氣中很易腐蝕，若含有酸性氣或鹵素蒸氣時，腐蝕更快。鐵可從溶液中還原金、鉑、銀、汞、鉍、錫、鎳或銅等離子，如：CuSO4 Fe→FeSO4 Cu

鐵溶於非氧化性的酸如鹽酸和稀硫酸中，形成二價鐵離子並放出氫氣；在冷的稀硝酸中則形成二價鐵離子和硝酸銨：

Fe H2SO4→FeSO4 H2↑4Fe 10HNO3→4Fe(NO3)2 NH4NO3 3H2O

鐵是古代就已知的金屬之一。鐵礦石是地殼主要組成成分之一，鐵在自然界中分佈極為廣泛，但人類發現和利用鐵卻比黃金和銅要遲。首先是由於天然的單質狀態的鐵在地球上非常稀少，而且它容易氧化生鏽，加上它的熔點（1812K）又比銅（1356K）高得多，就使得它比銅難於熔煉。人類最早發現的鐵是從天空落下來的隕石，隕石中含鐵的百分比很高，是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，在融化鐵礦石的方法尚未問世，人類不可能大量獲得生鐵的時候，鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。

西亞赫梯人是最早發現和掌握煉鐵技術的。中國從東周時就有煉鐵，至春秋戰國時代普及，是較早掌握冶鐵技術的國家之一。1973年在我中國河北省出土了一件商代鐵刃青銅鉞，表明中國勞動人民早在3300多年以前就認識了鐵，熟悉了鐵的鍛造性能，識別了鐵與青銅在性質上的差別，把鐵鑄在銅兵器的刃部，加強銅的堅韌性。經科學鑒定，證明鐵刃是用隕鐵鍛成的。隨著青銅熔煉技術的成熟，逐漸為鐵的冶鍊技術的發展創造了條件。中國最早人工冶鍊的鐵是在春秋戰國之交的時期出現的。這從江蘇六合縣春秋墓出土的鐵條、鐵丸，和河南洛陽戰國早期灰坑出土的鐵錛均能確定是迄今為止的我國最早的生鐵工具。生鐵冶鍊技術的出現，它對封建社會的作用與蒸汽機對資本主義社會的作用可以媲美。

鐵的發現和大規模使用，是人類發展史上的一個光輝里程碑，它把人類從石器時代、銅器時代帶到了鐵器時代，推動了人類文明的發展。至今鐵仍然是現代化學工業的基礎，人類進步所必不可少的金屬材料。

相對原子質量55.847。鐵有多種同素異形體。鐵是比較活潑的金屬，在金屬活動順序表裡排在氫的前面。常溫時，鐵在乾燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質起反應，在高溫時，則劇烈反應。鐵在氧氣中燃燒，生成Fe3O4，赤熱的鐵和水蒸氣起反應也生成Fe3O4。鐵易溶於稀的無機酸和濃鹽酸中，生成二價鐵鹽，並放出氫氣。在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸時，表面生成一層氧化物保護膜，使鐵“鈍化”，故可用鐵製品盛裝濃硫酸或濃硝酸。鐵是一變價元素，常見價態為 2和 3。鐵與硫、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸等反應時失去兩個電子，成為 2價。與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應，則被氧化成Fe3 。鐵與氧氣或水蒸氣反應生成的Fe3O4，可以看成是FeO·Fe2O3，其中有1／3的Fe為 2價，另2/3為 3價。鐵的 3價化合物較為穩定。是一種光亮的銀白色金屬。密度7.86克/厘米3。熔點1535℃，沸點2750℃。常見化合價 2和 3，有好的延展性和導熱性。也能導電。純鐵既能磁化，又可去磁，且均很迅速。電離能為7.870電子伏特。化學性質比較活潑，是一種良好的還原劑。若有雜質，在潮濕的空氣中易鏽蝕；在有酸氣或鹵素蒸氣存在的濕空氣中生鏽更快。易溶於稀酸。在濃硝酸中能被鈍化。加熱時均能同鹵素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成 2和 3價氧化物外，還有複合氧化物Fe3O4（是磁性氧化物）生成。鐵是工業部門不可缺少的一種金屬。

地殼主要組成成分之一。鐵在自然界中分佈極廣，但是人類發現和利用鐵卻比黃金和銅要遲。這首先是由於天然單質狀態的鐵在地球上是找不到的，而且它容易氧化生鏽，再加上它的熔點（1535℃）又比銅（1083℃）高得多，使它比銅難以熔煉。

人類最早發現鐵是從天空落下的隕石，隕石含鐵的百分比很高（鐵隕石中含鐵90.85%），是鐵和鎳、鈷的混合物。考古學家曾經在古墳墓中，發現隕鐵製成的小斧；在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教經文中，記述了當時太陽神等重要神像的寶座是用鐵製成的。鐵在當時被認為是帶有神秘性的最珍貴的金屬，埃及人乾脆把鐵叫做“天石”。在古希臘文中，“星”和“鐵”是同一個詞。

1978年，在北京平谷縣劉河村發掘一座商代墓葬，出土許多青銅器，最引人注目的是一件古代鐵刃銅鉞，經鑒定鐵刃是由隕鐵鍛制的，這不僅表明人類最早發現的鐵來自隕石，也說明我國勞動人民早在3300多年前就認識了鐵並熟悉了鐵的鍛造性能，識別了鐵和青銅在性質上的差別，並且把鐵鍛接到銅兵器上，加強銅的堅利性。

由於隕石來源極其稀少，從隕石中得來的鐵對生產沒有太大作用，隨著青銅熔煉技術的成熟，才逐漸為鐵的冶鍊技術發展創造了條件。我國最早人工冶鍊的鐵是在春秋戰國之交的時期出現的，距今大約2500年。中國鍊鋼技術發展也很早，1978年，湖南省博物館長沙鐵路車站建設工程文物發掘隊從一座古墓出土一口鋼劍，從古墓隨葬陶器的器型，紋飾以及墓葬的形制斷定是春秋晚期的墓葬。這口劍所用的鋼經分析是含碳量0.5%左右的中碳鋼，金相組織比較均勻，說明可能還進行過熱處理。

古代勞動人民的煉鐵技術也是傑出的，至今豎立在印度德立附近一座清真寺大門后的鐵柱，是用相當鈍的鐵鑄成的，當時如何生產這樣的鐵，現代人也認為是一個奇迹。由人分析了它的成分，含鐵量大於99.72%，其餘是碳0.08%，硅0.046%，硫0.006%，磷0.114%。

開創現代鍊鋼新紀元的是一名叫貝塞麥的澆鑄工人，他在1856年8月11日宣布了他的可傾倒式轉爐。

隨著工業發展，在生產建設和生活中出現大量廢鋼和廢鐵，這些廢料在轉爐中不能使用，於是出現了平爐鍊鋼，是由德國西門子兄弟以及法國馬丁兄弟同時創建的，時間是在19世紀60年代初。

鐵元素也是構成人體的必不可少的元素之一。成人體內約有4—5克鐵，其中72%以血紅蛋白、35%以肌紅蛋白、0.2以其它化合物形式存在，其餘為儲備鐵。儲備鐵約佔25%，主要以鐵蛋白的形式儲存在肝、脾和骨髓中。成人攝取量是10—15mg。妊娠期婦女需要30mg。1個月內，女性所流失的鐵大約為男性的兩倍，吸收鐵時需要銅、鈷、錳、維生素C。需要人群：婦女特別是孕婦需要補充鐵質，但要注意妊娠期婦女服用過多鐵劑會使胎兒發生鐵中毒。假如您正在服用消炎藥或每天必須服用阿司匹林的話，那麼您就需要補充鐵。經常喝紅茶或咖啡的人請注意，飲用大量的紅茶和咖啡會阻礙鐵的吸收。

鐵在代謝過程中可反覆被利用。除了腸道分泌排泄和皮膚、黏膜上皮脫落損失一定數量的鐵（1mg/每日），幾乎沒有其它途徑的丟失。

在生活里，鐵可以算得上是最有用、最價廉、最豐富、最重的金屬了。工農業生產中，鐵是最重要的基本結構材料，鐵合金用途廣泛；國防和戰爭更是鋼鐵的較量，鋼鐵的年產量代表一個國家的現代化水平。

對於人體，鐵是不可缺少的微量元素。在十多種人體必需的微量元素中鐵無論在重要性上還是在數量上，都屬於首位。一個正常的成年人全身含有3g多鐵，相當於一顆小鐵釘的質量。人體血液中的血紅蛋白就是鐵的配合物，它具有固定氧和輸送氧的功能。人體缺鐵會引起貧血症。只要不偏食，不大出血，成年人一般不會缺鐵。

所謂煤氣中毒（一氧化碳中毒），也是由於血紅素中鐵原子核心被一氧化碳氣體分子緊緊地包圍住，喪失了吸收氧分子的能力，使人窒息中毒而死亡。

鐵還是植物製造葉綠素不可缺少的催化劑。如果一盆花缺少鐵，花就會失去艷麗的顏色，失去那沁人肺腑的芳香，葉子也發黃枯萎。一般土壤中也含有不少鐵的化合物。鐵是土壤中的一個重要組分，其在土壤中的比例從小於1%至大於20%不等，平均是3.2%.鐵主要以鐵氧化物的形式存在，其中既有二價又有三價鐵，大多數鐵氧化物在土壤顆粒中以不同程度的微結晶形式存在。

成人體內鐵的總量約為4-5g，其中72%以血紅蛋白、3%以肌紅蛋白、0.2%以其他化合物形式存在；其餘則為儲備鐵，以鐵蛋白的形式儲存於肝臟、脾臟和骨髓的網狀內皮系統中，約佔總鐵量的25%。

食物中的鐵主要以Fe（OH3）絡合物的形式存在，在胃酸作用下，還原成亞鐵離子，再與腸內容物中的維生素C、某些糖及氨基酸形成絡合物，在十二指腸及空腸吸收。

鐵在體內代謝中可反覆被身體利用。一般情況下，除腸道分泌和皮膚、消化道及尿道上皮脫落可損失一定數量外，幾乎不存在其它途徑損失。

膳食中存在的磷酸鹽、碳酸鹽、植酸、草酸、鞣酸等可與非血紅素鐵形成不溶性的鐵鹽而阻止鐵的吸收。胃酸分泌減少也影響鐵的吸收。

1、鐵是血紅蛋白的重要部分，而血紅蛋白功能是向細胞輸送氧氣，並將二氧化碳帶出細胞。血紅蛋白中4個血紅素和4個球蛋白鏈接的結構提供一種有效機制，即能與氧結合而不被氧化，在從肺輸送氧到組織的過程中起著關鍵作用。

2、肌紅蛋白是由一個血紅素和一個球蛋白鏈組成，僅存在於肌肉組織內，基本功能是在肌肉中轉運和儲存氧

3、細胞色素是一系列血紅素的化合物，通過其在線粒體中的電子傳導作用，對呼吸和能量代謝有非常重要的影響，如細胞a、b和c是通過氧化磷酸化作用產生能量所必需的。

4、其它含鐵酶中鐵可以是非血素鐵，台參與能量代謝的NAP脫氫酶和琥珀脫氫酶，也有含血紅素鐵的對氧代謝副產物分子起反應的氫過氧化物酶，還有多氧酶（參與三羥酸循環），磷酸烯醇丙酮酸羥激酶（糖產生通路限速酶），核苷酸還原酶（DNA合成所需的酶）。

5、鐵元素催化促進β-胡蘿蔔素轉化為維生素A、嘌呤與膠原的合成，抗體的產生，脂類從血液中轉運以及藥物在肝臟的解毒等。鐵與免疫的關係也比較密切，有研究表明，鐵可以提高機體的免疫力，增加中性白細胞和吞噬細胞的吞噬功能，同時也可使機體的抗感染能力增強。