铁元素会杀死恒星吗？这是一个值得深思的问题

摘 要

“为什么铁元素会杀死恒星？”这个消息一出颠覆大多数人对于铁的印象，在生活中铁元素以各种形式存在着，例如，钢铁、铁锅等等，也可以说已经完全融入人们的生产生活中，它不仅是当今最重要的金属，而且它也经常出现在一些历史小故事或诗歌之中，例如铁杵成针、铁马冰河入梦来、雄关漫漫真如铁等等。不是有句话叫做砸锅卖铁吗，对于一些人而言，它可作为人们谋生的手段。那么它是被怎样发现，具体在生产生活中被如何使用？为什么铁元素会杀死恒星尼？我们一起来揭秘。

1 铁的发展历程

从铁的漫长的发展历程上可见，人类最早发现和使用的铁是天空中落下的陨铁，是由多种金属组成的混合物，其中含铁量较高。起初人们就将其做成刀刃和配饰，随着在冶炼青铜的基础上逐步掌握炼铁的技术后，人们进入铁器时代，这是人类发展史上一个重要的阶段。而我国在春秋时期之前就有炼铁技术的运用，只不过当时由于烧制温度达不到，冶炼出的铁呈现海绵状的固体，且杂质很多无法使用，顾名思义称为“块炼法”。在《左传》记录中和洛阳发掘的灰坑中发现铁锛、铁铲等说明我国在春秋时期就已经在生产工具方面较为熟练地掌握炼铁技术，同时也标志着中国出现了“人工铁”也就是“铸造铁”。

早期铁的冶炼技术主要采用的是“固体还原法”，即利用碳将铁的氧化物还原成金属铁。在冶铁时，将铁矿石和木炭（或煤、竹子）间隔摆放在炼炉中高温焙烧，反应产生一氧化碳CO和铁矿中的氧化铁被还原成铁[1]。后续出现了“坩埚炼铁法”、“灌钢法”等等方法，证明冶炼技术对于国家发展的重要性，这也是时代发展的需要。

图1. 已出土的中国最早的铁器（图源自网络）

2 无处不在的铁

位于元素周期表中26号的铁元素，其单质化学符号是“Fe”，是拉丁文“Ferrum”的简称。它是光泽的银白色金属，在生活中分布广泛，且在地壳中含量排第四，拥有很强的铁磁性和良好的延展性和导热性。化学性质较为活泼，纯铁质地软，所以我们见到的坚硬的铁制品都是与其他金属组成的合金，我们经常所说的“钢铁”就是这样，这样的结合方式使铁本身的熔点降低，硬度增大。

图2.  铁及铁合金（图源自网络）

钢铁工业又称为黑色冶金工业，属于庞大的重工业部门，它的发展标志着一个国家的国防和工业化发展水平，影响着钢铁工业、经济效益等各个关键因素。其中铁矿石、焦炭就是钢铁工业的主要原料，其辅助资源中的锰矿，它就是增加钢铁硬度、延展性、抗磨能力等优良性能主要推手。随着社会和科技发展，对其钢铁需求量不断增加，其在生产技术方面也有所提升，其中“高炉炼铁”在生产中一直占据主导地位，采取在竖式反应高炉中连续生产液态生铁的方法，有工业简单、产量大等多处优点。

图3.  高温炼铁法（图源自网络）

尽管我们经常都会将“钢铁”放在一起，但是实际上它们各有千秋。我们都知道铁易生锈，其表面常常会覆盖一层黑褐色保护膜（主要成为是Fe3O4），纯净的生铁是含碳量超过2%的铁碳合金，由于含碳量多因而坚固，不易折断，而熟铁是质地软的低碳铁，塑韧性好。两个种类的性能上的也造成用途上的不同，生铁一般用于机械零件而熟铁则通常用作与各种铁芯，或者是作为合成材料。这也就印证我们所说的“结构决定性质、性质决定用途、用途反映性质”这一化学学科思想。

俗话说“炼钢先炼铁”，顾名思义就是钢是从生铁中制备出来的，它的出现就是为了克服上面所说的生铁的缺点，从而使它在工业上起到更大的作用。“炼钢法”也就是在高温下生铁中杂质通过氧化清除成为一定性质和成分的铁碳合金-钢的方法。人们生活中的火车、建筑物、高铁等等都普遍采取耐腐蚀能力更强的塑料复合钢板，这是我国在工业化进程上又一个伟大创新。

图4. 塑料复合钢板（图源自网络）

3 补血先锋——铁

在人体中的微量元素是指人体内含量极其微小但是具有强大的生物科学作用的元素，大约有70多种，包括铁、铜、锌、碘等等。在人体必需的微量元素中，铁无论在重要性上还是在数量上，都占有首当其冲的位置。一个正常的成年人体内含铁4-5克，女性比男性略少，相当于一颗小铁钉的重量。它在人体中的作用有组成血红蛋白以参与氧的运输和存储，其主要功能就是补血。组成携氧、储氧球蛋白的肌红蛋白、脑红蛋白，参与人体一天的能量代谢以及对于免疫系统都有影响等等作用，由此可见人体内的铁无论是缺乏或过量都会对人体的健康构成威胁，只有正常含量的铁才能保证人体健康[4]。

图5. 血红蛋白（图源自网络）

4 铁元素会杀死恒星吗

当看到这个话题，我们不禁会想无处不在的铁元素真的会有这么大的威力吗？在宇宙刚诞生时是拥有极高温度和密度的，这时氢、氦元素大量被合成，它们也通过核聚变反应生成了氦原子核并伴随着有能量的放出。但氢转化成氦也没有闲着，还会继续聚变成碳、氧、氖、钠、镁和铁。当铁作为核能最低的元素是无法继续进行聚变，所以当铁元素出现，恒星就面临爆炸解体，造成超新星爆发，也就是有大量的元素抛入宇宙空间中，这标志着恒星的核聚变燃料即将用完。所以铁元素对于一个星球而言，并不像它对于人们那么好用，证明它的生命周期到了尽头。

图6. 铁元素会毁掉一颗恒星（图源自网络）

5 总结

可见，铁不仅对人类身体健康有着非常关键和重要的作用，在日常生活中铁产品也是随处可见的。但是带来积极影响同时也会有消极因素的影响，如，铁的过量使用也会给人体造成危害，还有铁在铁矿石被冶炼成金属铁的过程中，消耗大量的煤炭释放二氧化碳和其他有害有毒的气体，改变着我们赖以生存的地球温度和大气成分。如何在发展中保护我们唯一的地球，是我们正在面临的重大课题，也是全人类必须面对的一次挑战。