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{{원소 정보/철}}
'''철'''(鐵←{{llang|ja|鉄|테츠}}, {{llang|en|Iron|아이언}}) 또는 '''쇠'''는 [[화학 원소]]로 기호는 '''Fe'''(←{{llang|la|Ferrum}})이고 [[원자 번호]]는 26이다. 철은 [[핵융합]]으로 생성되는 최종 원소로, [[초신성]] 등의 격변적인 사건을 필요로 하지 않는 가장 무거운 원소이다. 따라서 [[우주]]에 가장 많이 퍼져 있는 [[중금속]]이다. 또한 철은 인류가 가장 많이 사용하는 금속 중의 하나이며 차량, 선박, 항공기, 주택, 인공뼈대, 각종 생활용품 등 많은 분야에서 사용되고 있기 때문에 인류에게 있어서 철은 없어서는 안되는 중요한 금속이다.

== 동위 원소 ==
{{본문|철 동위 원소}}
자연계에 존재하는 안정적인 철 동위 원소로는 <sup>54</sup>Fe, <sup>56</sup>Fe, <sup>57</sup>Fe, <sup>58</sup>Fe가 존재한다.

* <sup>54</sup>Fe는 자연계에서 5.8%를 차지한다.

* <sup>56</sup>Fe는 자연계에 존재하는 철 동위 원소 중 가장 많이 차지하는 [[동위 원소]]이다.
:항성의 핵융합 과정, 즉 [[규소 연소 과정]]에서 <sup>28</sup>Si에서 여러 차례 헬륨 융합 과정을 통해 최종적으로 <sup>56</sup>Fe을 형성한다. 다만 일부의 <sup>56</sup>Fe은 <sup>60</sup>Zn을 형성하지만 이 과정은 에너지를 흡수하는 과정이므로 핵융합 과정에서는 매우 소량 형성된다. 따라서 <sup>56</sup>Fe은 <sup>28</sup>Si에서 시작된 헬륨 융합 과정의 최종 원소로써 철 동위원소 중 가장 많이 존재하는 [[동위체]]이다.

* <sup>57</sup>Fe는 <sup>29</sup>Si에서 여러 차례 헬륨 융합 과정을 통해 최종적으로 형성된다.

* <sup>58</sup>Fe는 철 동위 원소 중 가장 핵자간 결합 에너지가 높으므로 철 동위 원소들 중 가장 안정된 동위체이지만 0.28%의 가장 소량만 존재한다.
:핵융합의 <sup>26</sup>Al에서 시작하여 <sup>30</sup>P과정에서 헬륨 융합 과정을 통해 <sup>54</sup>Co가 최종적으로 생성되므로 대부분의 <sup>58</sup>Fe는 초신성 폭발때의 중성자 포획 과정인 [[R-과정]]을 통해 생성된다.

* <sup>60</sup>Fe은 [[반감기]]가 262만년으로 매우 짧아서 현재 자연계에서는 존재하지 않지만 과거 지구에 매우 많이 존재했으며 용암 바다를 오래 유지시켜주는 역할을 한 동위 원소다.
:지구에 많이 존재하는 원소인 <sup>60</sup>Ni은 <sup>60</sup>Fe이 베타 붕괴를 통해 형성되었다. <sup>60</sup>Zn은 핵융합 과정에서 <sup>56</sup>Ni보다 에너지를 방출하는 것이 아니라 에너지를 흡수해야 형성되므로 핵융합 과정에서 <sup>60</sup>Zn은 매우 소량만 형성된다. 이를 통해 지구에 존재하는 <sup>60</sup>Ni의 대부분은 <sup>60</sup>Fe이 베타 붕괴를 통해 형성된 원소며, <sup>60</sup>Fe은 거대한 항성의 최후 과정에서 나타난 초신성 폭발의 [[R-과정]]을 통해 형성되었다는 것을 알 수 있다. 따라서 <sup>60</sup>Fe은 태양계 초기 역사의 매우 중요한 부분을 차지한 동위체이다.

== 주요 성질 ==
[[파일:Pure iron phase diagram (EN).png|섬네일|왼쪽|upright=1.1|순수철의 저압 [[상평형 그림]]]]
철은 [[지구|지각]]에서 [[알루미늄]] 다음으로 흔한 [[금속]]이며 지구를 구성하는 원소 중 가장 비중이 높다. [[우주]]에서도 열 번째로 흔한 [[화학 원소|원소]]라고 알려져 있다. 철은 지구를 이루는 가장 주요한 원소로 지구 중량의 32.07%를 차지한다. 철은 지구 중심핵에 가장 많이 분포하며, 지각에는 5.63% 쯤을 차지한다. 지구의 중심핵은 철의 단일 결정일 수도 있으나, 철과 [[니켈]]의 혼합물일 가능성이 더 많다. 지구의 풍부한 철은 [[지구 자기장]]을 형성하는 데 중요한 역할을 하고 있다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.ferrotimes.com/news/articleView.html?idxno=3476|제목=[철강과 인문학③] 지구와 철, 그리고 인류 생존과 철|성=정하영|날짜=2020-01-30|웹사이트=|확인날짜=2024-10-22}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://www.greelane.com/ko/%EA%B3%BC%ED%95%99-%EA%B8%B0%EC%88%A0-%EC%88%98%ED%95%99/%EA%B3%BC%ED%95%99/chemical-composition-of-earths-crust-elements-607576/|제목=지각의 화학 성분 - 원소|날짜=2020년 2월 18일|확인날짜=2024-10-22}}</ref>

철은 강도, 경도가 높고 전기전도도 또한 훌륭하며 가공하기 쉽기에 많이 사용된다. 또, 제련시 [[탄소]]를 얼마나 첨가하냐에 따라 그 성질을 정할 수 있다. 철은 철광석의 형태로 산출되며, 순수한 금속 상태로는 거의 발견되지 않는다. 순철을 얻기 위해서는 환원 반응을 통해 불순물을 제거해야 한다. 철은 다른 금속과 [[비금속]], 특히 [[탄소]]와의 [[합금]]인 [[강철]]을 만드는 데 사용된다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.hankyung.com/article/2020061838251|제목=[책마을] 지구에서 가장 흔한 금속…인류발전 이끈 '철의 역사'|성=유재혁|날짜=2020-06-18|언어=|확인날짜=2024-10-22}}</ref>

철 원자핵 내에서 [[핵자]] 간의 결합 에너지는 [[니켈]] [[동위 원소]]인 <sup>62</sup>Ni 다음으로 가장 높다. 일반적으로 가장 안정적인 핵종은 <sup>56</sup>Fe로 [[항성]]의 [[핵융합]] 과정을 통해 만들어진다. <sup>62</sup>Ni의 합성 과정에서 약간의 에너지를 더 얻을 수 있으나, 항성 내부의 상태는 이 과정이 진행되기에 좋은 조건이 아니다. [[초거성]]이 생명을 다 해 응축하기 시작하면 별의 내부 압력과 온도가 올라가면서 원자의 안정성은 떨어지지만 훨씬 무거운 원소를 만들게 된다. 이 과정은 [[초신성]]까지 진행된다.<ref>{{웹 인용|url=https://www.thoughtco.com/stellar-nucleosynthesis-2699311|제목=How Stars Make All of the Elements|성=Jones|이름=Andrew|날짜=2024-09-01|언어=en|확인날짜=2024-10-22}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=Stellar Abundances: Better Measured Than Predicted|저널=Physics|성=Kreim|이름=Susanne|url=https://physics.aps.org/articles/v6/88|날짜=2013-08-05|권=6|쪽=88|언어=en|doi=10.1103/PhysRevLett.111.061102}}</ref>

일부 우주 모델에서는 핵융합과 핵분열의 결과로 모든 물질이 철로 바뀌게 된다고 예언하고 있다.

[[앙금 생성 반응]]에서 산출되는 검은색의 황화 철은 철 이온 (Fe<sup>2+</sup>)을 검출할 때 유용하다.

== 인체와 철 ==
사람의 몸에는 모두 합하여 3~4g의 작은 못 1개 정도가 되는 소량의 철이 들어 있는데, 철은 혈액 내의 산소 운반을 담당하는 [[헤모글로빈]]을 만드는 데 필수적인 무기질이다.

또한 철분은 근육의 근색소 합성에도 사용되어 근육이 충분한 활동을 할 수 있도록 에너지를 생성해준다. 청소년기에 철분을 잘 섭취해야 하는 이유는 [[사춘기]]에 접어들면서 근육량이 늘어남에 따라 필요 철분이 늘어나기 때문이다.

철분은 신경전달물질의 보조인자로도 작용하는데 뇌의 신경신호를 전달하는 호르몬인 세로토닌, 에피네프린, 도파민, 노르에피네프린 등의 호르몬들은 철분이 부족해지면, 그 양이 부족해져 정신적인 면에서 부정적인 영향을 준다.

철이 많이 들어 있는 식품으로는 [[간]]·[[달걀]] 노른자·살코기·진한 녹색 채소·[[해조류]]·노란콩 등이 있다. 철의 흡수율은 매우 낮아 건강한 성인의 경우 섭취한 철의 10% 정도만 흡수된다. 비타민 C를 섭취하면 식물성 식품의 철 흡수율이 높아진다.

일단 흡수된 철은 혈액의 손실이 있는 경우 외에는 우리 몸에서 재사용되며 배설되지 않는다. 철이 부족하면 쉽게 피로해지며, 성장이 지연되고, 숨이 가빠지며, [[빈혈]] 증상이 나타난다. 사춘기 시에는 성장 발달에 문제가 생기고 생리 기능에도 좋지 않은 영향을 끼친다.

철분을 과다 섭취시 부작용이 나타날 수 있는데 그 부작용으로는 세포손상, 내분비기관 기능 저하 등의 부작용이 나타날 수 있다. 철분 과다섭취시 초기에는 간세포가 손상되었다가 이후에, 심장, 췌장 등에도 영향을 끼칠 수 있으며, 과도한 철분은 면역기능을 억제시킬 수 있다. 육고기를 많이 먹으면 대장암이 증가하는 이유는 고기에 철분이 많이 공급되기 때문이다. 성분량으로 따지면 적정 농도의 5배만 초과해도 치명적인 부작용이 발생한다.

== 같이 보기 ==
* [[철기시대]]
* [[스테인레스강]]
* [[펜타카보닐 철]]
* [[산화 철]]
* [[무기질]]

== 외부 링크 ==
{{위키공용과 분류|Iron}}
{{위키낱말사전|철}}
* {{네이버캐스트|7160}}
* {{언어링크|en}} [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/index.html 철 - WebElements.com]
* {{언어링크|en}} [http://education.jlab.org/itselemental/ele026.html 철 - It's Elemental]

== 각주 ==
<references />
{{원소 주기율표}}
{{글로벌세계대백과사전}}
{{전거 통제}}

[[분류:철| ]]
[[분류:전이 금속]]
[[분류:화학 원소]]
[[분류:무기질]]
[[분류:건축재료]]
[[분류:입방정계 광물]]
[[분류:강자성 물질]]