В периодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIII группы.
Химический знак – Fe. Порядковый номер – 26, электронная формула 1s2 2s2 2p6 3d6 4s2.
Железо является вторым по распространенности металлом в природе (после алюминия). В свободном состоянии железо встречается только в метеоритах, падающих на землю. Наиболее важные природные соединения:
Fe2O3 · 3H2O – бурый железняк;
Fe2O3 – красный железняк;
Fe3O4(FeO · Fe2O3) – магнитный железняк;
FeS2 - железный колчедан (пирит).
В промышленности железо получают восстановлением его из железных руд углеродом (коксом) и оксидом углерода (II) в доменных печах. Химизм доменного процесса следующий:
C + O2 = CO2,
CO2 + C = 2CO.
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2,
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2,
FeO + CO = Fe + CO2.
Любые металлы с парамагнитными атомами обладают сильными магнитными свойствами. Только не все эти магнитные свойства сильны при комнатной температуре. Многие ферромагнитные и антиферромагнитные свойства у парамагнитных металлов проявляются только при низких температурах.
В комнатных температурах сильные магнитные и антиферромагнитные свойства имеют железо, кобальт, никель, редкие земли, трансурановые металлы, а из сплавов шпинели, гранаты и интерметаллиды.
Если атомы металла диамагнитные, то ни при каких температурах эти металлы не будут проявлять сильные магнитные свойства.
Различаются диамагнитные и парамагнитные атомы тем, что диамагнитные атомы не имеют своего собственного магнитного момента (на всех электронных оболочках четное число электронов), а парамагнитные атомы имеют собственный магнитный момент (на каких-нибудь электронных оболочках сидит нечетное число электронов). Известно восемь магнитных металлов: Fe, Со, Ni, Gd, Tb, Dy, Но, Er.