철

철(鐵, iron) 또는 쇠는 화학 원소로 기호는 Fe(←라틴어: Ferrum)이고 원자 번호는 26이다. 철은 항성 핵합성으로 생성되는 최종 원소로, 초신성 등의 격변적인 사건을 필요로 하지 않는 가장 무거운 원소이다. 따라서 우주에 가장 많이 퍼져 있는 중금속이다.

 

주요 성질

철은 지구에서 가장 흔한 금속이며 우주에서도 열 번째로 흔한 원소라고 여겨진다. 철은 지구를 이루는 가장 주요한 원소로 지구 중량의 34.6%를 차지한다. 철은 지구 중심핵에 가장 많이 분포하며, 지각에는 5% 쯤을 차지한다. 지구의 중심핵은 철의 단일 결정일 수도 있으나, 철과 니켈의 혼합물일 가능성이 더 많다. 지구의 풍부한 철은 지구 자기장을 형성하는데 역할을 하고 있다.

철은 철광석의 형태로 산출되며, 순수한 금속 상태로는 거의 발견되지 않는다. 순철을 얻기 위해서는 환원 반응을 통해 불순물을 제거해야 한다. 철은 다른 금속(과 비금속, 특히 탄소)과의 합금인 강을 만드는데 사용된다.

철 원자핵 내에서 핵자 간의 결합 에너지는 니켈 동위 원소인 ⁶²Ni 다음으로 가장 높다. 일반적으로 가장 안정적인 핵종은 ⁵⁶Fe로 항성의 핵융합 과정을 통해 만들어진다. ⁶²Ni의 합성 과정에서 약간의 에너지를 더 얻을 수 있으나, 항성 내부의 상태는 이 과정이 진행되기에 좋은 조건이 아니다. 초거성이 생명을 다 해 응축하기 시작하면 별의 내부 압력과 온도가 올라가면서 원자의 안정성은 떨어지지만 훨씬 무거운 원소를 만들게 된다. 이 과정은 초신성까지 진행된다.

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