3.

Eigenschaften

Reines Eisen besitzt eine Härte von 4,5, ist relativ weich und schmiedbar. Ferner ist das Metall bis 770 °C ferromagnetisch und wird bei höheren Temperaturen paramagnetisch (siehe Magnetismus). Unter extrem hohem Druck (über 10 Gigapascal) und bei tiefen Temperaturen (-271 °C) hat es supraleitende Eigenschaften. Reines Eisen schmilzt bei 1 535 °C und siedet bei circa 2 750 °C. Die Dichte liegt bei 7,86 Gramm pro Kubikzentimeter, seine Atommasse beträgt 55,847 u.

Eisen kann in drei allotropen Formen vorliegen: als gewöhnliches a-Eisen (Alphaeisen), als g-Eisen (Gammaeisen) und als δ-Eisen (Deltaeisen). In jeder dieser Formen sind die Eisenatome anders im Kristallgitter angeordnet. Der Übergang von a- zu g-Eisen vollzieht sich bei 928 °C, der von g- zu δ-Eisen bei 1 398 °C. In ihre Kristallgitter lassen sich außerdem verschieden hohe Anteile an Kohlenstoffatomen einbauen. Dies ist ganz entscheidend beim Herstellen, Härten und Tempern (siehe Glühen) von Stahl.

Eisen ist ein chemisch reaktionsfreudiges Metall. Es reagiert mit den Halogenen, ferner unter Energiezufuhr mit Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff und Silicium. Aus den meisten verdünnten Säuren verdrängt Eisen Wasserstoff. In Sauerstoff verbrennt es zu Eisen(II,III)-oxid (Fe₃O₄). An feuchter Luft korrodiert Eisen und beginnt zu rosten. Dabei bildet sich Eisenoxidhydrat; Kohlendioxid, Säuren und Salze verstärken diesen Vorgang. Das Oxidhydrat, hydratisiertes Eisenoxid (Fe₂O₃ · H₂O), bildet eine rotbraune Schicht, die sich in Schuppen ablöst und frische Metalloberfläche freilegt, so dass es weiterrostet.