Qu'est-ce que le fer, d'où vient-il et comment est-il extrait ? Ce métal utile a de nombreuses applications. L'élément chimique joue un rôle important dans l'industrie mondiale, et le cycle du fer dans la nature est important dans la vie de la planète.
Qu'est-ce que le fer ?
Le fer est un élément métallique hautement réactif chimiquement, en particulier lorsqu'il interagit avec l'oxygène. C'est l'un des éléments les plus communs sur terre et dans l'espace. Les atomes de fer contiennent 26 protons dans leur noyau. Le symbole chimique - Fe (ferum) vient de son nom latin ferum. Dans sa forme pure, c'est un métal mou et cassant, qui est renforcé par des impuretés. Lorsqu'il est combiné avec du carbone, l'acier produit utilise plus de 98 % du minerai de fer extrait aujourd'hui.
Tous les atomes de fer de l'univers se sont formés dans le cœur des étoiles au cours des dernières étapes de la fusion, puis ont été relâchés dans l'espace lors d'explosions stellaires. C'est le quatrième plus grandélément de la croûte terrestre après le silicium, l'oxygène et l'aluminium. Qu'est-ce que le fer ? C'est l'élément le plus commun qui compose notre planète, bien que la majeure partie de sa masse soit située bien en dessous de la surface - dans le noyau de la Terre. Il est présent dans presque toutes les roches de la croûte et du manteau en tant que constituant chimique de centaines de minéraux différents.
Minerai de fer
Ce métal est rare dans sa forme pure. Certaines météorites contiennent du fer élémentaire. Cet élément réagit chimiquement avec l'oxygène et l'eau pour produire des minéraux contenant du fer. Toute pierre qui contient suffisamment de ce métal pour être extraite à des fins économiques est appelée minerai de fer. Ses minéraux les plus courants sont:
- oxyde de fer (formule Fe2O3), qui se forme lorsqu'il est exposé à l'oxygène;
- oxyde de fer hydraté, qui se forme par réaction dans l'eau.
Les minerais de fer les plus importants sont les minéraux d'oxyde de fer appelés hématite et magnétite. La forte concentration de Fe en fait les plus appréciés dans l'industrie. Le fer est extrait dans les plus grands gisements de minerai. Il s'agit le plus souvent de formations qui sont d'anciennes roches sédimentaires. Ils contiennent des couches de minéraux d'oxyde de fer (formule Fe2O3) jusqu'à plusieurs centimètres d'épaisseur.
Où puis-je trouver du fer ?
À température ambiante, il estsolide. C'est un métal gris brillant qui rouille avec le temps lorsqu'il est exposé à l'air humide. Il se combine avec de nombreux autres métaux pour former des alliages. La portée du fer est assez étendue. Lorsqu'il se combine avec le carbone, il devient de l'acier. Il peut également être combiné avec d'autres métaux tels que le nickel, le chrome et le tungstène. Ces alliages sont très solides et peuvent être utilisés pour fabriquer des ponts et des bâtiments.
Le fer est un élément très ancien utilisé sur Terre depuis longtemps. Des objets en ont été trouvés dans l'Égypte ancienne. Il y a même eu toute une période (1200-500 avant JC) qui porte son nom - l'âge du fer, quand il a été utilisé pour fabriquer des outils et des armes. Pour trouver ce métal utile, vous devez le chercher profondément sous terre. On le trouve à la fois dans la croûte terrestre et dans le noyau de la terre. Il y a plus de fer sur Terre que tout autre métal. Cet élément peut également être trouvé sur d'autres planètes, y compris le noyau de Jupiter et de Saturne, ainsi que la surface poussiéreuse rouge de Mars (d'où son nom de planète rouge).
Cycle du fer terrestre dans la nature
Le fer (Fe) suit le cycle géochimique, comme beaucoup d'autres nutriments. Il est généralement libéré dans le sol ou l'océan par l' altération des roches ou des éruptions volcaniques. Dans l'écosystème terrestre, les plantes absorbent d'abord le fer par leurs racines à partir du sol. C'est un nutriment extrêmement important qui se déplace entre les organismes vivants et la géosphère.
Ferest un nutriment limitant important pour les plantes, qui l'utilisent pour produire de la chlorophylle. La photosynthèse dépend d'un apport adéquat de ce métal. Les plantes l'assimilent du sol aux racines. Les animaux consomment la plante et l'utilisent pour produire de l'hémoglobine. Lorsqu'elles meurent, elles se décomposent et les bactéries renvoient le métal dans le sol.
Sea Cycle of Iron
Le cycle marin du fer dans la nature est très similaire au cycle terrestre. Ce processus est dû à l'activité vitale de certains micro-organismes qui oxydent le métal en hydroxyde et obtiennent du carbone à partir de dioxyde de carbone. Les bactéries de fer dans une rivière, une mer ou tout autre plan d'eau extraient de l'énergie pour leur cycle de vie, et après son achèvement, elles se déposent dans le sol sous forme de minerai de marais.
Le rôle du fer dans les écosystèmes océaniques est également important. Les principaux producteurs qui absorbent ce métal sont généralement le phytoplancton ou les cyanobactéries. Le fer est alors absorbé par les consommateurs lorsqu'ils mangent ces bactéries. Le cycle du fer dans la nature est un processus extrêmement complexe. Elle dépend de nombreux facteurs concomitants: réactions chimiques, types d'habitats et groupes de microbes. Tout cela le relie à d'autres cycles biogéochimiques tout aussi importants de la Terre.
Caractéristiques générales
Le fer sous forme de divers minerais combinés est l'un des éléments les plus courants qui composent environ 5 % de la croûte terrestre. Les minéraux ferreux les plus importants sontoxydes et sulfures (hématite, magnétite, goethite, pyrite, marcassite). Ce métal est également présent dans les météorites, sur d'autres planètes et dans le soleil. Le fer se trouve à la fois dans la mer et dans l'eau douce.
Faits intéressants
Voici quelques faits intéressants sur cet élément chimique apparemment simple:
- Le fer est un élément essentiel pour la nutrition des plantes et aide à transporter l'oxygène dans le sang, soutenant ainsi la vie sur Terre.
- C'est un solide cassant, classé comme métal dans le groupe 8 du tableau périodique des éléments. Dans sa forme pure, il se corrode rapidement en cas d'exposition à l'air humide et aux températures élevées.
- C'est le quatrième élément le plus abondant de la croûte terrestre en poids, et on pense que la majeure partie du noyau terrestre est constituée de fer.
- La majeure partie est utilisée pour fabriquer de l'acier, un alliage de fer et de carbone, qui à son tour est utilisé dans la fabrication et la construction, comme le béton armé.
- L'acier inoxydable contenant au moins 10,5 % de chrome est très résistant à la corrosion. Il est utilisé dans les couverts de cuisine et les ustensiles tels que les casseroles en acier inoxydable.
- L'ajout d'autres éléments peut conférer à l'acier de nouvelles propriétés utiles. Par exemple, le nickel augmente la durabilité de l'alliage et le rend plus résistant à la chaleur et aux acides.
Brèves informations sur l'élément Fe
- Numéroprotons dans le noyau: 26.
- Symbole atomique: Fe.
- Masse moyenne d'un atome: 55,845 g/mol.
- Densité: 7,874 grammes par centimètre cube.
- Phase à température ambiante: solide.
- Point de fusion: 1538 0C.
- Point d'ébullition: 2861 0C.
- Nombre d'isotopes: 33.
- Isotopes stables: 4.
Applications principales
Le fer est utilisé dans de nombreux secteurs tels que l'électronique, la fabrication, l'automobile et la construction. Voici les applications du fer:
- Comme constituant principal des métaux ferreux, des alliages et de l'acier.
- Un alliage utilisant du carbone, du nickel, du chrome et divers autres éléments pour produire du fer ou de l'acier.
- En aimants.
- Dans les produits métalliques finis.
- Dans les équipements industriels.
- Dans le matériel de transport.
- Dans les outils.
- En jouets et articles de sport.
Le fer représente 5 % de la croûte terrestre et est l'un des métaux les plus courants et les plus utilisés. Cet élément se trouve également dans la viande, les pommes de terre et les légumes et est essentiel pour les animaux et les humains. Il fait partie intégrante de l'hémoglobine. Le métal est d'apparence grisâtre et hautement ductile et malléable. Il se dissout facilement dans les acides dilués et est réactif. Les principales zones d'extraction de fer sont la Chine, l'Australie, le Brésil, la Russie et l'Ukraine.
