황화 철

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1. 개요

황화 철은 철과 황의 화합물로, 다양한 형태로 존재한다. 자연 상태에서는 황화 철(II) (FeS), 자황철석 (Fe_1-xS), 황철석 (FeS₂) 등이 있으며, 안정성 순서에 따라 여러 종류로 분류된다. 인공적으로는 황화 철(III) (Fe₂S₃)이 합성되지만 불안정하다. 또한, 철-황 클러스터는 합성 및 생물학적 클러스터로 존재하며, 철-황 단백질은 철과 황 원자를 포함하는 단백질이다. 황화 철 광산에서는 자연 발화로 인한 화재가 발생할 수 있어, 이에 대한 대책이 중요하다.

황화 철

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1. 개요
2. 자연 상태의 황화 철
3. 인공 상태의 황화 철
- 3.1. 황화 철(III) (Fe₂S₃)
- 3.2. 철-황 클러스터
4. 생물학적 황화 철
- 4.1. 철-황 단백질
5. 황화 철 광산

2. 자연 상태의 황화 철

황화 철은 자연에서 다양한 형태로 존재한다. 안정성은 화합물의 결정 구조에 따라 달라진다. 일반적으로 안정성이 증가하는 순서는 다음과 같다.

* 황화 철(II) (FeS)
* 그레이자이트 (Fe₃S₄)
* 자황철석 (Fe_1-xS)
* 트로일라이트 (FeS)
* 막키나와이트 (Fe_1+xS)
* 백철석 (FeS₂)
* 황철석 (FeS₂)
* 독사철석 (FeAsS)

2.1. 황화 철(II) (FeS)

황화 철(II)(FeS)은 덜 안정적인 무정형이다. 트로일라이트(FeS)는 자황철석의 일부이며, 조성식은 FeS이다.

2.2. 그레이자이트 (Fe₃S₄)

황화 철(II,III)(Fe₃S₄) 형태의 그레이자이트는 Fe₃O₄와 유사한 구조를 가진다.

2.3. 자황철석 (Fe₁₋ₓS)

자황철석은 Fe_1-xS (x = 0 ~ 0.2) 또는 Fe₇S₈ 형태의 화학 물질이다. 자류철광이라고 불리는 광물로 산출되며, 철과 황의 비율이 일정하지 않은 비정수비 화합물이다. 조성식은 Fe_1-xS (x = 0.09~0.17)로 나타낼 수 있으며, 대부분 뚜렷한 자성을 가진다. 트로일라이트(FeS)는 자황철석의 일종이다.

2.4. 트로일라이트 (FeS)

트로일라이트는 자황철석의 종말 구성원이다. 조성식은 FeS이다.

2.5. 막키나와이트 (Fe₁₊ₓS)

막키나와이트는 Fe_1+xS(x = 0~0.1) 형태이다. 황철석, 마카사이트 등과 함께 황화 철의 한 종류이며, 안정성이 증가하는 순서에서 트로일라이트(FeS, 자류철석의 종말 구성원, 육방정계) 다음, 마카사이트(사방정계 FeS₂) 이전에 위치한다.

2.6. 백철석 (FeS₂)

백철석 또는 아황화 철(II)은 사방정계 FeS₂ 형태이다. 조성식은 FeS₂로 표시된다. 천연에서는 황철석, 백철석으로 산출되지만 산출량은 황철석이 압도적으로 많다. 황철석은 안정적이지만 백철석은 수분과 반응하여 분해되기 쉽다.

2.7. 황철석 (FeS₂)

조성식은 FeS₂로 표시된다. 천연에서는 황철석(pyrite), 백철석(marcasite)으로 산출되지만 산출량은 황철석이 압도적으로 많다. 황철석은 안정적이지만 백철석은 수분과 반응하여 분해되기 쉽다. 황철석 또는 아황화 철(II)은 FeS₂ 입방체 형태로 가장 안정한 형태이다.

2.8. 독사철석 (FeAsS)

독사철석(미스피켈)은 FeAsS 또는 Fe(As-S) 형태의 Fe(III) 혼합 비소-황화물이며, 단사정계 결정 구조를 갖는다.

3. 인공 상태의 황화 철

인공적인 상태에서 합성된 황화 철에는 황화 철(III)(Fe₂S₃)이 있으며, 이는 -20°C의 환경에서만 합성될 수 있는 불안정한 물질이다. 자연 상태에서는 존재하지 않는다. 철-황 클러스터는 합성 및 생물학적 클러스터를 포함한다.

3.1. 황화 철(III) (Fe₂S₃)

Iron(III) sulfide^영어는 화학식 Fe₂S₃를 가지는 화합물이다. 황화 제2철이라고도 불리며, 검은색 분말이다. -20°C 환경에서 합성한 물질로 불안정하고 자연 상태에서는 존재하지 않는다. 습한 공기 중에서 쉽게 산화되어 산화 철 수화물과 황이 된다. 공기를 차단하고 가열하면 황화 철(II)과 이황화 철의 혼합물이 된다.

3.2. 철-황 클러스터

철-황 클러스터는 합성 및 생물학적 클러스터를 포함한다.

4. 생물학적 황화 철

생물학적 황화 철은 철-황 단백질에서 흔히 발견된다.

4.1. 철-황 단백질

은 제거되어야 하는 템플릿이므로 제거한다.

철-황 단백질

5. 황화 철 광산

황화 철(II)은 자연 발화 물질이기 때문에, 황화 철이 산출되는 광산에서는 종종 자연 발화에 의한 화재가 발생한다. 화재 대책은 황화 철 광산의 중요한 과제가 되었다。