철의 비중, 성질, 용도 및 값 표

철은 원소 주기율표의 8족에 속하는 원소로, 지각에서 알루미늄 다음으로 많이 존재하는 금속입니다. 홑원소 물질인 철은 은빛을 띤 흰색의 연성 금속입니다. 화학 반응성이 높으며 특히 습도와 온도가 높은 공기 중에서 쉽게 부식됩니다. 순수한 산소 속에서는 홑원소 상태의 철이 연소하고, 미세한 분말 상태에서는 공기 중에서 자연 발화합니다.

일반적으로 철이라는 명칭은 불순물이 최대 0.8% 포함된 여러 철 합금을 가리키기도 합니다. 이러한 불순물은 순수 금속의 연성과 부드러움을 향상합니다. 탄소와의 합금으로는 탄소 함량이 2.14% 이하인 강철과 2.14%를 넘는 주철이 있으며, 합금 원소인 다른 금속을 첨가한 합금도 사용합니다. 철은 순수한 상태로 자연에서 발견되는 경우가 매우 드물고, 주로 철질 니켈 운석 속에서 발견됩니다. 세계의 원소 존재량으로는 네 번째입니다.

철 비중표

철은 복합적인 재료이므로 현장에서 철의 중량, 즉 비중을 직접 계산할 수 없습니다. 이러한 계산은 전문 화학 실험실에서 수행합니다. 다만 철의 평균 비중은 알려져 있으며 7.874g/cm³입니다.

계산하기 쉽도록 철의 비중과 측정 단위에 따른 중량 값을 아래 표에 정리했습니다.

철 중량표

철의 성질

철은 은색과 회색을 띤 흰색의 전형적인 금속입니다. 연성이 좋고 뚜렷한 자기적 성질을 지니며, 불순물의 영향에 따라 성질이 크게 달라집니다. 철에는 자성이 있습니다.

철은 결정 구조에 따라 네 가지 변태로 구분합니다.

• 알파 철. 실온의 철은 체심입방격자를 가지며 약 770°C인 퀴리 온도 아래에서 강자성체입니다. 이 구조는 약 912°C까지 유지됩니다.
• 베타 철. 퀴리 온도 위에서 알파 철이 비자성 상태가 된 것을 가리키던 역사적 명칭입니다. 이때 별개의 새로운 결정격자가 생기는 것은 아닙니다.
• 감마 철. 철은 약 912~1394°C의 온도 범위에서 면심입방격자를 가집니다.
• 델타 철. 철은 약 1394°C를 넘은 뒤 녹는점에 이를 때까지 다시 체심입방격자를 가집니다.

철은 전체 야금 생산량의 약 95%를 차지하여 세계에서 수요가 가장 많은 금속 가운데 하나입니다. 주요 용도는 다음과 같습니다.

• 주철과 강철의 주성분
• 다른 성분을 기반으로 한 합금의 구성 원소
• 장기 저장형 컴퓨터 기억장치 제조에 쓰이는 산화철
• 흑백 레이저 프린터의 토너로 사용하는 철 분말
• 전동기와 변압기 제조
• 인쇄회로기판의 식각 공정