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)
Atomar
Atommasse 55,845(2) 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 ≈ 762.47 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 16.19920(5) eV ≈ 1562.98 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 30.651(12) eV ≈ 2957.4 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 54.91(4) eV ≈ 5298 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 75.00(15) eV ≈ 7236 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen vier
Kristallstruktur α-Eisen: kubisch raumzentriert
γ-Eisen: kubisch flächenzentriert
Dichte 7,874 g/cm3
Mohshärte 4–5
Magnetismus ferromagnetisch
Schmelzpunkt 1812 ± 1 K (1539 ± 1 °C)
Siedepunkt 3343 K (3070 °C)
Molares Volumen 7,09·10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie 354 kJ·mol−1
Schmelzenthalpie 13,8 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit 4910 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 449 J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit 4,5 eV
Elektrische Leitfähigkeit 10 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit 80 W·m−1·K−1
Chemisch
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 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 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 3,4 · 10−5 06,493
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

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 für fast alle Lebewesen ein essentielles Spurenelement und für die Bildung von Proteinen und Enzymen von Bedeutung. Als Bestandteil des Hämoglobins in den roten Blutkörperchen ist Eisen notwendig für den Sauerstofftransport im Körper aller Wirbeltiere.

  1. 1 2 Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
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  18. ↑ Graham A. Webb: Annual Reports on NMR Spectroscopy. Elsevier Science, 2022, ISBN 978-0-323-98874-2, S. 188 (englisch, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
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  20. ↑ Dieses Element in massiver Form ist nach GESTIS, Abschnitt „Chemische Eigenschaften“ nicht als Gefahrstoff eingestuft.
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