Fer

Propriétés physiques

Le fer est un métal gris et argenté. Il est magnétique, bien que différentes allotropes du fer aient des qualités magnétiques différentes. Le fer est facile à trouver, à extraire et à fondre, c'est pourquoi il est si utile. Le fer pur est doux et très malléable.

Propriétés chimiques

Le fer est réactif. Il réagit avec la plupart des acides comme l'acide sulfurique. Il produit du sulfate ferreux lorsqu'il réagit avec l'acide sulfurique. Cette réaction avec l'acide sulfurique est utilisée pour nettoyer le métal.

Le fer réagit avec l'air et l'eau pour former de la rouille. Lorsque la rouille s'écaille, une plus grande quantité de fer est exposée, ce qui permet à une plus grande quantité de fer de rouiller. Finalement, le morceau de fer entier est rouillé. D'autres métaux comme l'aluminium ne rouillent pas. Le fer peut être allié avec du chrome pour fabriquer de l'acier inoxydable, qui ne rouille pas dans la plupart des conditions.

La poudre de fer peut réagir avec le soufre pour former du sulfure de fer(II), un solide noir dur. Le fer réagit également avec les halogènes pour produire des halogénures de fer(III), comme le chlorure de fer(III). Le fer réagit avec les acides halohydriques pour produire des halogénures de fer(II), comme le chlorure de fer(II).

Composés chimiques

Le fer fabrique des composés chimiques avec d'autres éléments. Normalement, l'autre élément oxyde le fer. Parfois, deux électrons sont pris et parfois trois. Les composés dans lesquels le fer a pris deux électrons sont appelés composés ferreux. Les composés dans lesquels le fer a pris trois électrons sont appelés composés ferriques. Les composés ferreux ont le fer dans son état d'oxydation +2. Les composés ferriques ont le fer à l'état d'oxydation +3. Les composés du fer peuvent être noirs, bruns, jaunes, verts ou violets.

Les composés ferreux sont de faibles agents réducteurs. Beaucoup d'entre eux sont verts ou bleus. Le composé ferreux le plus courant est le sulfate ferreux.

Les composés ferriques sont des agents oxydants. Beaucoup d'entre eux sont bruns. Le composé ferrique le plus courant est l'oxyde ferrique, la même chose que la rouille. L'une des raisons pour lesquelles le fer rouille est que l'oxyde ferrique est un agent oxydant. Il oxyde le fer, le faisant rouiller même sous la peinture. C'est pourquoi, s'il y a une petite rayure dans la peinture, l'ensemble peut rouiller.

Composés du fer(II)

Les composés à l'état d'oxydation +2 sont de faibles agents réducteurs. Ils sont normalement de couleur claire. Ils réagissent avec l'oxygène de l'air. Ils sont également connus sous le nom de composés ferreux.

• Sulfure de fer(II), un produit chimique brillant qui réagit avec les acides pour libérer du sulfure d'hydrogène, présent dans le sol
• Le sulfate de fer(II), un produit chimique cristallin bleu-vert obtenu par réaction de l'acide sulfurique avec l'acier, utilisé pour réduire les poisons comme le chromate dans le béton
• Chlorure de fer(II), un produit chimique cristallin vert pâle obtenu par réaction de l'acide chlorhydrique avec l'acier
• L'hydroxyde de fer(II), une poudre vert foncé obtenue par électrolyse de l'eau avec une anode de fer, réagit avec l'oxygène et devient brun
• Oxyde de fer(II), noir, inflammable, rare

Etat d'oxydation mixte

Ces composés sont rares ; un seul est commun. On les trouve dans le sol.

• L'oxyde de fer(II,III), un minéral noir, utilisé comme minerai de fer, contient du fer à l'état d'oxydation +2 et +3.

Composés du fer(III)

Les composés à l'état d'oxydation +3 sont normalement bruns. Ce sont des agents oxydants. Ils sont corrosifs. Ils sont également connus sous le nom de composés ferriques.

• Oxyde de fer(III), rouille, rouge-brun, se dissout dans l'acide
• Le chlorure de fer(III), toxique et corrosif, se dissout dans l'eau pour donner une solution acide brun foncé. Il est obtenu en faisant réagir le fer avec de l'acide chlorhydrique et un agent oxydant
• Nitrate de fer(III), violet clair, corrosif, utilisé dans la gravure
• Le sulfate de fer(III), rare, brun clair, se dissout dans l'eau. Il est obtenu en faisant réagir le fer avec de l'acide sulfurique et un agent oxydant.

Il y a beaucoup de fer dans l'univers parce qu'il est le point final des réactions nucléaires dans les grandes étoiles. C'est le dernier élément à produire avant que l'effondrement violent d'une supernova ne disperse le fer dans l'espace.

Le métal est le principal ingrédient du noyau de la Terre. Près de la surface, on le trouve sous forme de composé ferreux ou ferrique. Certaines météorites contiennent du fer sous forme de minéraux rares. Normalement, le fer se trouve sous forme de minerai d'hématite dans le sol, dont une grande partie a été fabriquée lors de la Grande Oxygénation. Le fer peut être extrait du minerai dans un haut fourneau. Une partie du fer se trouve sous forme de magnétite.

Il y a des composés de fer dans la viande. Le fer est un élément essentiel de l'hémoglobine des globules rouges.

Le fer est fabriqué dans de grandes usines appelées usines sidérurgiques en réduisant l'hématite avec du carbone (coke). Cela se fait dans de grands conteneurs appelés hauts fourneaux. Le haut fourneau est rempli de minerai de fer, de coke et de calcaire. Un souffle d'air très chaud est soufflé à l'intérieur, où il fait brûler le coke. La chaleur extrême fait réagir le carbone avec le minerai de fer, enlevant l'oxygène des oxydes de fer et produisant du dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone est un gaz et il quitte le mélange. Il y a du sable dans le mélange avec le fer. Le calcaire, qui est fait de carbonate de calcium, se transforme en oxyde de calcium et en dioxyde de carbone lorsque le calcaire est très chaud. L'oxyde de calcium réagit avec le sable pour former un liquide appelé scorie. Les scories sont drainées, ne laissant que le fer. La réaction laissera du fer liquide pur dans le haut fourneau, où il pourra être façonné et durci après refroidissement. Presque toutes les usines sidérurgiques font aujourd'hui partie d'aciéries, et presque tout le fer est transformé en acier.

Il existe de nombreuses façons de travailler le fer. Le fer peut être durci en chauffant une pièce de métal et en la plongeant dans de l'eau froide. Il peut être ramolli en le chauffant et en le laissant refroidir lentement. Il peut également être embouti par une presse lourde. Il peut être transformé en fil de fer. Il peut être laminé pour en faire de la tôle.

Aux États-Unis, une grande partie du fer était prélevée sur le sol du Minnesota, puis envoyée par bateau dans l'Indiana et le Michigan où elle était transformée en acier.

Comme un métal

Le fer est utilisé plus que tout autre métal. Il est solide et bon marché. Il est utilisé pour fabriquer des bâtiments, des ponts, des clous, des vis, des tuyaux, des poutres et des tours.

Le fer n'est pas très réactif, il est donc à la fois facile et bon marché à extraire des minerais. Il est très solide une fois transformé en acier et est utilisé pour renforcer le béton.

Il existe différents types de fer. La fonte est le fer fabriqué de la manière décrite ci-dessus dans l'article. Il est dur et cassant. Elle est utilisée pour fabriquer des objets tels que les couvercles de collecteurs d'eaux pluviales, les couvercles de trous d'homme et les blocs moteurs (la partie principale d'un moteur).

L'acier est la forme de fer la plus courante. Les aciers se présentent sous plusieurs formes. L'acier doux est un acier à faible pourcentage de carbone. Il est mou et se plie facilement, mais ne se fissure pas facilement. Il est utilisé pour les clous et les fils. L'acier au carbone est plus dur mais plus cassant. Il est utilisé dans les outils.

Il existe d'autres types d'acier. L'acier inoxydable, en raison de sa teneur en chrome, est résistant à la rouille, et les alliages nickel-fer peuvent rester solides à haute température. D'autres aciers peuvent être très durs, selon les alliages ajoutés.

Le fer forgé est facile à façonner et à utiliser pour fabriquer des clôtures et des chaînes.

Le fer très pur est doux et peut facilement rouiller (s'oxyder). Il est également assez réactif.

En tant que composés

Les composés de fer sont utilisés pour plusieurs choses. Le chlorure de fer(II) est utilisé pour rendre l'eau propre. Le chlorure de fer(III) est également utilisé. Le sulfate de fer(II) est utilisé pour réduire les chromates dans le ciment. Certains composés de fer sont utilisés dans les vitamines.

La carence en fer est la carence nutritionnelle la plus courante dans le monde.

Notre corps a besoin de fer pour aider l'oxygène à atteindre nos muscles, car il est au cœur de certaines macromolécules essentielles de notre corps, comme l'hémoglobine, qui lui permettent de mieux fonctionner. De nombreuses céréales contiennent un peu de fer ajouté (l'élément fer métallique). Il est ajouté aux céréales sous forme de minuscules copeaux de métal. Il est même parfois possible de voir les éclats en prenant un aimant extrêmement puissant et en le plaçant dans la boîte. L'aimant attirera ces morceaux de fer. Manger ces petits copeaux de métal n'est pas nocif pour notre corps.

Le fer est le plus disponible pour l'organisme lorsqu'il est ajouté aux acides aminés - le fer sous cette forme est dix à quinze fois plus digestible que sous forme d'élément. On trouve également du fer dans la viande, par exemple le steak. Le fer fourni par les compléments alimentaires se présente sous la forme d'un produit chimique, tel que le sulfate de fer(II), qui est bon marché et bien absorbé. L'organisme n'absorbe pas plus de fer qu'il n'en a besoin, et il en a généralement besoin de très peu. Le fer contenu dans les globules rouges est recyclé par un système qui décompose les vieilles cellules. La perte de sang par blessure ou infection parasitaire peut être plus grave.

Le fer est toxique lorsque de grandes quantités sont absorbées par l'organisme. Lorsqu'on prend trop de pilules de fer, les gens (surtout les enfants) tombent malades. De plus, il existe un trouble génétique qui nuit à la régulation des niveaux de fer dans l'organisme.

Il existe des produits chimiques qui se lient au fer et que les médecins peuvent prescrire.

• Allotropes de fer
• Composés du fer
• L'âge du fer