Fier

iso	N / A	TD	DM	DE	DP
⁵⁴ Fe	5,8%	Fe este stabil cu 28 de neutroni
⁵⁵ Fe	sintetic	2,73 ani	ε	0,231	⁵⁵ Mn
⁵⁶ Fe	91,72%	Fe este stabil cu 30 de neutroni
⁵⁷ Fe	2,2%	Fe este stabil cu 31 de neutroni
⁵⁸ Fe	0,28%	Fe este stabil cu 32 de neutroni
⁵⁹ Fe	sintetic	44.503 zile	β ^-	1,565	⁵⁹ Co
⁶⁰ Fe	sintetic	2,6 × 10 ⁶ ani	β ^-	3,978	⁶⁰ Co

iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timpul de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Fierul este elementul chimic cu numărul atomic 26. Simbolul său este Fe , care provine din ferrum , denumirea latină a acestui element metalic .

Acest element se găsește aproape întotdeauna legat de altele precum: carbon , siliciu , mangan , crom , nichel etc. Cu carbonul, fierul formează cele două cele mai cunoscute aliaje ale sale: oțelul și fonta . Cuvântul „fier” este folosit incorect în limbajul comun pentru a indica și „aliaje de fier” cu o rezistență redusă, oțeluri ușoare.

La nivel industrial este posibil să se obțină fier cu o puritate apropiată de 100%. Acest produs este apoi folosit pentru a fi legat de alte elemente chimice pentru a obține aliaje cu cele mai diverse caracteristici.

Extrem de importantă în tehnologie pentru caracteristicile sale mecanice și funcționalitatea sa, în trecut a fost atât de importantă încât și-a dat numele unei întregi perioade istorice: epoca fierului .

Formare

Fierul se formează prin nucleosinteză stelară în interiorul stelelor cu masă mare.

fundal

Același subiect în detaliu: Epoca fierului și istoria oțelului .

Simbol alchimic al fierului

Primele dovezi ale utilizării fierului provin de la sumerieni și hitiți , care deja cu 4000 de ani înainte de Hristos îl foloseau pentru obiecte mici, cum ar fi bucăți de lansări și bijuterii luate din fier recuperat de la meteoriți .

În timpul Evului Mediu , fierul a fost asociat cu Marte în alchimie .

Istoria utilizării și producției fierului este comună cu cea a aliajelor sale de carbon: fontă și oțel .

Caracteristici

Cercetătorii au estimat că fierul este cel mai abundent metal din interiorul Pământului , deoarece este prezent în cantități mari în miezul și mantaua Pământului, împreună cu nichel și sulf. ^[2] Limitat la scoarța terestră, fierul, pe de altă parte, este al patrulea cel mai abundent element cu un procent de greutate de aproximativ 6,3%, precedat de oxigen (46%), siliciu (27%) și aluminiu (8, 1 %), ^{[3] în} timp ce se estimează a fi al șaselea element prin abundență în întregul univers (cu un procent din greutate de aproximativ 0,11%), precedat de hidrogen (75%), heliu (23%), oxigen (1 %), carbon (0,5%) și neon (0,13%). ^[4]

Cu toate acestea, cantitatea mare de fier prezentă în centrul Pământului nu poate fi cauza câmpului geomagnetic , deoarece acest element este, cu toate probabilitățile, la o temperatură mai mare decât temperatura Curie dincolo de care nu există o ordonare magnetică în rețeaua cristalină.

Fierul este un metal care este extras din mineralele sale, constând din compuși chimici ai fierului însuși, în principal oxizi. De fapt, pe scoarța terestră, fierul nu se găsește niciodată în starea elementară metalică (fierul nativ ), ci întotdeauna sub formă de compuși în care este prezent în starea oxidată. Pentru a obține fier metalic este necesar să se efectueze o reducere chimică a mineralelor sale. Fierul este de obicei folosit pentru fabricarea oțelului care este un aliaj pe bază de fier, carbon și alte elemente.

Cel mai abundent nuclid de fier, ⁵⁶ Fe, are cea mai mică masă (930,412 MeV / c ² ) pe nucleon , dar nu este nucleul cel mai puternic legat, o supremație care aparține ⁶² Ni.

Forme alotrope de fier

Există trei forme alotrope de fier denumite:

fier alfa
gama de fier
fier de delta.

Aceste denumiri urmează ordinea alfabetică a literelor grecești: de fapt, în trecut a existat și denumirea „beta fier”, care a fost ulterior abandonată deoarece nu este de fapt o formă alotropă de fier, așa cum se credea, ci mai degrabă o paramagnetică formă de fier alfa, din care păstrează structura. ^[5]

În următoarea diagramă de fază a fierului pur, fiecare dintre aceste forme alotrope are un câmp de existență într-un anumit interval de temperatură: ^[6]

gama de existență a fierului alfa se extinde până la temperaturi de până la 910 ° C;
gama de existență a fierului gamma se extinde la temperaturi cuprinse între 910 ° C și 1 392 ° C;
gama de existență a fierului delta se extinde la temperaturi cuprinse între 1 392 ° C și 1 538 ° C.

În general, diferitele forme alotrope sunt indicate cu litere consecutive ale alfabetului grecesc începând de la temperatura ambiantă; în cazul fierului, litera beta este omisă deoarece a fost atribuită eronat fierului nemagnetic prezent la temperaturi cuprinse între 768 ° C ( punctul Curie ) și 910 ° C. Diferitele forme alotrope de fier sunt diferite din punct de vedere structural: fierul alfa, beta și delta au o rețea cubică centrată pe corp cu 2 atomi (1 „întreg atom” în centrul celulei plus 8 „optimi de atom „în corespondența vârfurilor celulare) cu o constantă de rețea mai mare în cazul fierului delta, în timp ce fierul gamma are o rețea cubică centrată pe față cu 4 atomi (6" jumătăți de atomi "în centrul fețelor celulei plus 8" atom octave "la vârfurile celulei). ^[6]

Soluțiile solide interstițiale de carbon din fier iau denumiri diferite în funcție de forma alotropică a fierului în care carbonul este solubilizat : ^[7]

ferită alfa: carbon în fier alfa;
austenita : carbon în gama de fier;
delta ferită: carbon delta fier.

Diagrama fazelor fierului pur

Disponibilitate

Apele de culoare roșiatică, conferite de fierul conținut în stânci.

Fragmente de meteoriți care conțin fier metalic.

Fierul este unul dintre cele mai comune elemente de pe Pământ , reprezentând aproximativ 5% din scoarță . Cele mai multe se găsesc în mineralele alcătuite din diferiții săi oxizi , inclusiv hematit , magnetit , limonit și taconit .

Se crede că miezul Pământului constă în principal dintr-un aliaj de fier și nichel , din care se compune aproximativ 5% din meteori . Deși rare, meteoriții sunt principala sursă de fier metalic găsit în natură, de exemplu cei din Canyon Diablo , Arizona .

Producție

Fier topit în timpul prelucrării oțelului

Fierul este extras industrial din mineralele sale, în principal hematit (Fe ₂ O ₃ ) și magnetit (Fe ₃ O ₄ ), prin reducere cu carbon într-un cuptor de reducere la temperaturi de aproximativ 2.000 ° C. În cuptorul de reducere, sarcina , un amestec de minereu de fier, carbon sub formă de cocs și calcar , este plasat în partea superioară a cuptorului, în timp ce un flux de aer fierbinte este forțat în partea inferioară.

În cuptor, cocsul de carbon reacționează cu oxigenul din aer pentru a produce monoxid de carbon :

{\ce {2C + O2 -> 2CO}}

{\ displaystyle {\ ce {2C + O2 -> 2CO}}}

{\ displaystyle {\ ce {2C + O2 -> 2CO}}}

Monoxidul de carbon reduce minereul de fier (în următoarea ecuație hematit) la topirea fierului, devenind dioxid de carbon în reacție:

{\ce {3CO + Fe2O3 -> 2Fe + 3CO2}}

{\ displaystyle {\ ce {3CO + Fe2O3 -> 2Fe + 3CO2}}}

{\ displaystyle {\ ce {3CO + Fe2O3 -> 2Fe + 3CO2}}}

Calcarul servește la topirea impurităților prezente în material, în principal dioxid de siliciu , nisip și alți silicați . În loc de calcar ( carbonat de calciu ) este posibil să se utilizeze dolomit ( carbonat de magneziu ). În funcție de impuritățile care trebuie eliminate din mineral, pot fi utilizate alte substanțe. Temperatura ridicată a cuptorului descompune calcarul în oxid de calciu ( var ):

{\ce {CaCO3 -> CaO + CO2}}

{\ displaystyle {\ ce {CaCO3 -> CaO + CO2}}}

{\ displaystyle {\ ce {CaCO3 -> CaO + CO2}}}

Apoi oxidul de calciu se combină cu dioxidul de siliciu pentru a forma zgura

{\ce {CaO + SiO2 -> CaSiO3}}

{\ displaystyle {\ ce {CaO + SiO2 -> CaSiO3}}}

{\ displaystyle {\ ce {CaO + SiO2 -> CaSiO3}}}

Zgura se topește în căldura cuptorului (numai dioxidul de siliciu ar rămâne solid) și plutește deasupra fierului lichid mai dens. Pe lateral, furnalul are conducte din care este posibil să atingeți zgura lichidă sau fierul topit la alegere. Fierul astfel obținut se numește prima fontă de topire, în timp ce zgura chimic inertă poate fi utilizată ca material pentru construcția de drumuri sau în agricultură ca îngrășământ pentru îmbogățirea solurilor sărace în minerale.

În 2000, aproximativ 1,1 miliarde de tone de minereu de fier au fost produse în lume pentru o valoare comercială estimată la aproximativ 250 de miliarde de dolari , din care au fost obținute 572 milioane de tone de fontă topită. Deși exploatarea minereului de fier are loc în 48 de țări, 70% din producția totală este acoperită de primele cinci: China , Brazilia , Australia , Rusia și India .

Producția mondială

Principalii producători de minerale feroase în 2019 ^[8]
Poziţie	țară	Producție (milioane de tone)
1	Australia	919
2	Brazilia	405
3	China	351
4	India	238
5	Rusia	97
6	Africa de Sud	72
7	Ucraina	63
8	Canada	58
9	Statele Unite	46
10	Suedia	35

Analize

Analiza colorimetrică

Ionii fier (II) (Fe ²⁺ ) și fier (III) (Fe ³⁺ ) formează complexe de culoare roșie cu numeroși compuși organici. Două dintre aceste complexe sunt utilizate în scopuri analitice, iar concentrația ionului fier (II) sau fier (III) este dedusă din măsurarea intensității culorii complexului format.

Metoda tiocianatului

Proba în soluție acidă pentru acid clorhidric sau 0,05 M -0,5 M acid azotic este tratată cu un exces de soluție de tiocianat de potasiu (KSCN); ionii tiocianat formează complexe de culoare roșu-rugină cu ionii de fier (III), în exces de tiocianat ionul complex major este Fe [(SCN) ₆ ] ^3- . Ionii de fier (II) nu reacționează, dar pot fi oxidați în prealabil la ioni de fier (III).

Absorbanța soluției este citită la o lungime de undă de aprox 480 nm .

Printre cationii care pot interfera în măsurare se numără argintul , cuprul , nichelul , cobaltul , zincul , cadmiul , mercurul și bismutul ; printre anioni se află fosfați , fluoruri , oxalați și tartrați care pot forma complexe destul de stabile cu ionii de fier (III), concurenți cu tiocianatul. Sărurile de mercur (I) și staniu (II) trebuie oxidate la sărurile corespunzătoare de mercur (II) și staniu (IV), deoarece distrug complexul colorat.

Dacă prezența interferenților este excesivă, este posibil să precipite ionii de fier (III) sub formă de hidroxid prin tratarea cu o soluție apoasă de amoniac concentrat, să se separe hidroxidul de fier (III) obținut și să se dizolve din nou în diluat acid clorhidric ; sau extragerea complexului tiocianat de fier (III) cu un amestec 5: 2 de 1-pentanol și eter etilic .

Metoda de fenantrolină o-

Ionii de fier (II) formează un complex roșu-portocaliu cu o -fenantrolină [(C ₁₂ H ₁₈ N ₂ ) ₃ Fe] ²⁺ sau [Fe (fen) ₃ ] ²⁺ , a căror intensitate depinde de pH - ul din intervalul cuprins între 2 și 9. Absorbanța soluției este citită la lungimea de undă de 510 nm.

Ionii de fier (III) sunt reduși anterior la ioni de fier (II) prin tratament cu clorură de hidroxilamoniu sau hidrochinonă .

Interferenții includ ioni de bismut , argint, cupru, nichel, cobalt și perclorat .

Aplicații

Același subiect în detaliu: Oțel , oțeluri aliate și fontă .

Fierul este de departe cel mai utilizat metal de către omenire, doar el reprezintă 95% din producția mondială de metal. Costul redus și rezistența sa sub forma denumită oțel îl fac un material de construcție indispensabil, în special în construcția de mașini , corpuri de nave și elemente portante ale clădirilor . Compușii de fier cei mai utilizați includ:

prima fontă turnată , conținând între 4% și 5% carbon și cantități variabile de diferite impurități precum sulf , siliciu și fosfor . Utilizarea sa principală este ca intermediar în producția de fontă și oțel turnat;
fonta celei de-a doua fuziuni, fonta așa-numită în mod corespunzător, care conține între 2,06% și 3,5% carbon și niveluri inferioare ale impurităților menționate mai sus, astfel încât să nu afecteze negativ proprietățile reologice ale materialului. Are un punct de topire între 1 150 ° C și 1 200 ° C, mai mic decât cel al fierului și carbonului luate individual și, prin urmare, este primul produs care se topește atunci când fierul și carbonul sunt încălzite împreună. Este un material extrem de dur și casant, se rupe ușor, chiar și atunci când este încălzit la căldură albă;
oțel , care conține o cantitate de carbon variind între 0,10% și 2,06%. În funcție de conținutul sau procentul de carbon, acestea sunt împărțite în:
- extra-dulce (mai puțin de 0,15%);
- dulciuri (de la 0,15% la 0,25%);
- semidur (de la 0,25% la 0,50%);
- greu (peste 0,50% și până la 2,06%).

Fierul obișnuit, numit tehnic fier forjat sau moale, conține mai puțin de 0,5% carbon, deci este încă oțel. Este un material dur și maleabil. Cu toate acestea, termenul fier este adesea denumit în mod obișnuit oțel extra-moale și moale. Un fier deosebit de pur, cunoscut sub numele de "fier Armco", a fost produs din 1927 cu procese speciale și este utilizat în cazul în care este necesară o permeabilitate magnetică foarte mare și istereză magnetică neglijabilă.

Oțelurile speciale sau aliajele, pe lângă conținerea carbonului, sunt adăugate cu alte metale precum cromul , vanadiul , molibdenul , nichelul și manganul pentru a conferi aliajului caracteristici particulare ale rezistenței fizice sau chimice.

Oxidul de fier (III) (Fe ₂ O ₃ ), în soiurile de magnetit și maghemit , utilizat pentru proprietățile sale magnetice ca material pentru producerea mediilor de stocare, de exemplu susținut pe polimeri în benzi magnetice.

Rolul biologic

Fierul este esențial pentru viața tuturor ființelor vii, cu excepția câtorva bacterii .

Animalele încorporează fierul în complexul hem , o componentă esențială a proteinelor implicate în reacțiile redox , cum ar fi respirația . Excesul de fier crește, prin urmare, reacțiile redox, provocând astfel o creștere a radicalilor liberi. Pentru a evita acest lucru, fierul din corpul nostru este legat de proteinele care reglează starea sa de oxidare. Fierul anorganic se găsește și în agregatele fier-sulf ale multor enzime, cum ar fi azotazele și hidrogenazele .

Există, de asemenea, o clasă de enzime pe bază de fier, o clasă care este responsabilă pentru o gamă largă de funcții ale diferitelor forme de viață, cum ar fi: metan-monooxigenază (conversia metanului în metanol ), ribonucleotid reductază (conversia ribozei în dezoxiriboză ) , emeritritinele (fixarea și transportul oxigenului în nevertebratele marine) și acidul fosfatază purpurie ( hidrolizarea esterilor acidului fosforic ).

Distribuția ionilor de fier la mamifere este foarte strict reglementată. ^[9] De exemplu, atunci când corpul este supus unei infecții , organismul „îndepărtează” fierul, făcându-l mai puțin disponibil bacteriilor ( transferrina ). Acesta este cazul hepcidinei , o proteină produsă de ficat care, prin legarea și degradarea feroportinei , inhibă eliberarea fierului din enterocite și macrofage.

Cele mai bune surse alimentare de fier includ carne , pește , fasole , tofu și naut . Contrar a ceea ce se crede în general, deși spanacul este bogat în el, fierul conținut în ele nu este biodisponibil pentru absorbție; spanacul scade biodisponibilitatea fierului deoarece compușii de coordonare se formează cu aceștia, ducând la deșeuri.

Fierul preluat din suplimentele alimentare este adesea sub formă de fumarat sau gluconat de fier (II): utilizarea lor nu este recomandată datorită dozării corecte și reducerii consecutive a elementului ^{[ neclar ]} . Dozele recomandate de fier care trebuie administrate zilnic variază în funcție de vârstă și sex și tipul de mâncare ^{[ neclar ]} . Fierul luat ca hem are o biodisponibilitate mai mare decât cea prezentă în alți compuși. Nivelurile de aport recomandate (LARN) sunt:

10 mg / zi pentru bărbații cu vârsta cuprinsă între 18 și 60 de ani
10 mg / zi pentru femeile de peste 50 de ani
12 mg / zi pentru adolescenți de sex masculin și femele care nu menstruează
18 mg / zi pentru femeile cu vârsta cuprinsă între 14 și 50 de ani și pentru asistente medicale
30 mg / zi pentru femeile gravide.

Metabolism

Același subiect în detaliu: Absorbția alimentară a fierului și metabolizarea fierului .

Fierul este absorbit în duoden . Fierul legat de grupul hem este mai ușor de absorbit decât fierul non-hem. Carnea conține aproximativ 40% fier hemic și 60% fier nonhemic. Din fierul conținut în carne, hem și non-hem, aproximativ 10-30% este absorbit, ^{[10] un} procent care crește până la 40% dacă luăm în considerare doar fierul hem ^[11] . Alimentele vegetale conțin doar fier non-hem, care este mai greu de absorbit, de fapt, mai puțin de 5% din fier de origine vegetală este absorbit ^[10] . În total, o persoană fără deficiențe absoarbe în medie aproximativ 10% din fierul introdus în dietă ^[11] .

Aproximativ 80% din fierul introdus în dietă este încorporat în grupul hem ( starea de oxidare nu este influentă); restul de 20% este stocat ca fier nonemic, care trebuie neapărat să fie în formă redusă ^[12] .

Reducerea are loc cu ușurință la pH acid, deci în stomac sau în prezența substanțelor reducătoare, cum ar fi vitamina C.

În celule și fluide corporale ( sânge și limfă ), fierul nu este niciodată liber, ci este legat de proteinele de transport specifice. În celulele mucoasei intestinale, fierul se leagă de apoferritină ; complexul nou format se numește feritină . Apoi fierul este eliberat și oxidat pentru a ajunge în sânge. În sânge, fierul este redus din nou și se leagă de transferină. Ca atare, este transportat în ficat, unde este depus ca feritină și hemosiderină . Din ficat, în funcție de nevoile organismului, fierul este transportat către diferite organe, de exemplu către țesutul muscular, unde este esențial pentru sinteza mioglobinei sau la nivelul măduvei osoase roșii unde este utilizat pentru sinteza hemoglobinei .

Fierul hem este o substanță pro-oxidantă care favorizează formarea de compuși N-nitroși în lumenul intestinal și, în general, producerea de radicali liberi.

Izotopi

Există patru izotopi de fier stabili în natură, abundențele lor relative între paranteze: ⁵⁴ Fe (5,85%), ⁵⁶ Fe (91,75%), ⁵⁷ Fe (2,12%) și ⁵⁸ Fe (0, 28%).

Izotopi stabili

Primul dintre aceștia, ⁵⁴ Fe, este un izotop stabil din punct de vedere observațional, deși teoretic s-ar putea descompune exoterm la ⁵⁴ Cr printr-o captură dublă de electroni cu emisie de doi neutrini , eliberând o energie de ~ 0,68 MeV. Cu toate acestea, timpul de înjumătățire estimat pentru acest proces este de peste 4,4 10 ²⁰ ani ^[13] sau 3,1 10 ²² ani ^[14] (o perioadă de trilioane de ori mai mare decât vârsta Universului) și, până în prezent, nu există dovezi experimentale concludente pentru această decădere care, în orice caz, ar fi complet neobservabilă și lipsită de orice consecință din punct de vedere practic. O situație potențial similară apare pentru primul izotop stabil al nichelului, ⁵⁸ Ni, care este, de asemenea, supus unei capturi duble de electroni pentru a da un alt izotop stabil de fier, ⁵⁸ Fe. ^[15]

⁵⁶ Fe (sau Fe-56) este cel mai abundent și a fost considerat eronat de mulți în trecut ca fiind cel mai puternic legat nuclid, adică cel care are cea mai mare energie de legare pe nucleon. Acest record aparține ⁶² Ni, în timp ce ⁵⁶ Fe ocupă locul trei, după ⁵⁸ Fe. ^[16] ^[17]

Primatul de ⁵⁶ Fe este în schimb acela de a avea masa minimă pe nucleon (930,412 MeV / c ² ), datorită faptului pur și simplu că are un raport Z / N (protoni / neutroni) mai mare decât Ni-62 (930,417 MeV / c ² ), protonii fiind mai ușori (mai puțin masivi) decât neutronii . ^[18] Aceasta înseamnă că, dacă ar exista secvențe adecvate de reacții nucleare și care le vor permite să ajungă la o stare de echilibru ( e-proces ^[19] ), ⁵⁶ Fe ar fi cel mai stabil produs.

La nivel cosmic , abundența metalelor de tranziție din prima serie arată un vârf centrat pe elementul fier, în special pe Fe-56, care domină izotopii mai abundenți ai vecinilor săi din stânga ( Ti , V , Cr , Mn ) și în dreapta ( Co , Ni , Cu , Zn ) în tabelul periodic ; acesta este cunoscut sub numele de vârf de fier ^[20], iar aici nichelul este al doilea la ⁵⁸ Ni, care este totuși mai mult decât un ordin de mărime mai puțin abundent.

Fe-56 constituie punctul principal de sosire al nucleosintezei în stelele masive și ca atare prezintă un interes deosebit pentru fizica nucleară și astrofizică . În faza evoluției stelare cunoscută sub numele de procesul de fuziune a siliciului , în special a ²⁸ Si (7 particule alfa), care are loc în principal în nucleul celor mai masive stele, dar mai ales în explozii de supernova , ^[19] sunt produse noi nuclee. pentru încorporarea ulterioară exotermă a particulelor alfa până la ⁵⁶ Ni (14 particule alfa). Acest nuclid este radioactiv cu o durată scurtă de viață (T _1/2 ≈ 6 zile) și se descompune ε / β ⁺ la ⁵⁶ Co, care apoi se descompune în același mod (T _1/2 ≈ 77 zile) la ⁵⁶ Fe, stabil. În acest fel, Fe-56 se poate acumula și deveni cel mai abundent dintre elementele metalice din univers, unde este al șaselea (1090 ppm) pentru abundență absolută, după H, He , O , C și Ne . Este de conceput că suprapunerea curbei de abundență cosmică a acestor elemente (și în special a izotopilor lor mai puternic legați) cu curba energiei de legare pe nucleon ar fi putut genera confuzie.

⁵⁷ Fe are un izomer nuclear (stare excitată metastabil) la numai 14,4 keV deasupra stării fundamentale. Acest lucru permite utilizarea spectroscopiei de rezonanță Mössbauer pentru acest nucleu, exploatând tranziția între starea excitată și cea fundamentală. ^[21] Din nou, ⁵⁷ Fe este singurul izotop stabil al Fe care are spin nuclear (1/2, cu paritate negativă), ceea ce permite utilizarea spectroscopiei de rezonanță magnetică nucleară . Valoarea pe jumătate a întregului spin implică absența momentului cvadrupolar , care permite obținerea spectrelor de înaltă rezoluție pentru probele în soluție în solvenți adecvați. Pentacarbonilul de fier este utilizat ca standard; ferocenul și ferocianura de potasiu ca standarde secundare. ^[22] Ambele spectroscopii sunt tehnici cu o valoare structurală și chimică considerabilă de diagnostic și, datorită acestui izotop, fierul și compușii săi, în stare solidă pentru rezonanța Mössbauer și în soluție pentru rezonanță magnetică, le pot avea disponibile pentru investigare.

Izotopi radioactivi

Il Fe-53 decade a Mn-53 (radioattivo) per cattura elettronica e per emissione di positrone ( β ⁺ ), rilasciando 3,743 MeV; l'emivita è 2,51 minuti; il Mn-53 decade a sua volta, per sola cattura elettronica, a Cr-53, stabile. ^[23]

Il Fe-55 decade a Mn-55 (stabile) per cattura elettronica, rilasciando 0,231 MeV; l'emivita è 2,74 anni. ^[23]

Il Fe-59 decade β ^- a Co-59 (stabile), rilasciando 1,565 MeV; l'emivita è 44,49 giorni. ^[23]

Il ⁶⁰ Fe è un nuclide radioattivo che ha un' emivita di 2,62 milioni di anni (fino al 2009 si credeva fosse di 1,5 milioni di anni) ed è ormai "estinto" ^[24] . Molti lavori di datazione basati sul ferro si basano proprio sulla misura del tenore di ⁶⁰ Fe in meteoriti e minerali.

In alcune parti delle meteoriti Semarkona e Chervony Kut si è osservata una correlazione tra la concentrazione di ⁶⁰ Ni , il prodotto del decadimento di ⁶⁰ Fe, e le abbondanze degli altri isotopi stabili del ferro; questo prova che ⁶⁰ Fe esisteva all'epoca della nascita del sistema solare. È inoltre possibile che l'energia prodotta dal suo decadimento abbia contribuito, insieme a quella del decadimento di ²⁶ Al , alla ri-fusione ed alla differenziazione degli asteroidi al tempo della loro formazione, 4,6 miliardi di anni fa.

Composti

Questo mucchio di minerale di ferro verrà usato per produrre acciaio .

Gli stati di ossidazione più comuni del ferro comprendono:

il ferro(0) , che dà complessi organometallici come Fe(CO) ₅
il ferro(II) , che dà composti di Fe ²⁺ , è molto comune (il suffisso -oso è obsoleto, IUPAC ).
il ferro(III) , che dà composti di Fe ³⁺ , è anche molto comune, per esempio nella ruggine (il suffisso -ico è obsoleto, IUPAC ).
il ferro(IV) , Fe ⁴⁺ , che dà composti talvolta denominati di ferrile , è stabile in alcuni enzimi (eg perossidasi ).
il carburo di ferro Fe ₃ C è conosciuto come cementite .

È anche noto il ferro(VI) , uno stato raro presente per esempio nel ferrato di potassio .

Si veda anche ossido di ferro .

Precauzioni

Un apporto eccessivo di ferro tramite l'alimentazione è tossico perché l'eccesso di ioni ferro(II) reagisce con i perossidi nel corpo formando radicali liberi ^[25] . Finché il ferro rimane a livelli normali, i meccanismi anti-ossidanti del corpo riescono a mantenere il livello di radicali liberi sotto controllo.

Un eccesso di ferro può produrre disturbi ( emocromatosi ); per questo l'assunzione di ferro tramite medicinali e integratori va eseguita sotto stretto controllo medico e solo in caso di problematiche legate alla carenza di ferro.

Citazioni letterarie

Al ferro è dedicato uno dei racconti de " Il sistema periodico " di Primo Levi .

Note

^ a 0 °C, 1 atmosfera, fonte: http://ishtar.df.unibo.it/mflu/tafel/densit.html
^ ( EN ) Royal Society of Chemistry - Iron
^ ( EN ) periodictable.com - Abundance in Earth's Crust of the elements
^ ( EN ) periodictable.com - Abundance in the Universe of the elements
^ AlmAck - La struttura del Ferro
^ ^a ^b Smith , p. 241 .
^ Smith , pp. 277-279 .
^ Statistiche sulla produzione di minerali ferrosi por USGS
^ PLoS Biology: How Mammals Acquire and Distribute Iron Needed for Oxygen-Based Metabolism Archiviato il 7 maggio 2004 in Internet Archive .
^ ^a ^b Assorbimento del ferro , su my-personaltrainer.it .
^ ^a ^b Assorbimento del ferro , su emocromatosi.it , Associazione per lo Studio dell'Emocromatosi e delle Malattie da Sovraccarico di Ferro.
^ ( EN ) Iron Absorption, Information Center for Sickle Cell and Thalassemic Disorders , su sickle.bwh.harvard.edu , Harvard University.
^ ( EN ) I. Bikit, M. Krmar e J. Slivka, New results on the double β decay of iron , in Physical Review C , vol. 58, n. 4, 1º ottobre 1998, pp. 2566-2567, DOI : 10.1103/PhysRevC.58.2566 . URL consultato il 15 febbraio 2021 .
^ Nucleonica , su nucleonica.net .
^ ( EN ) VI Tretyak e Yu.G. Zdesenko, Tables of double beta decay data , in Atomic Data and Nuclear Data Tables , vol. 61, n. 1, 1995-09, pp. 43-90, DOI : 10.1016/S0092-640X(95)90011-X . URL consultato il 18 febbraio 2021 .
^ ( EN ) MP Fewell, The atomic nuclide with the highest mean binding energy , in American Journal of Physics , vol. 63, n. 7, 1995-07, pp. 653-658, DOI : 10.1119/1.17828 . URL consultato il 14 febbraio 2021 .
^ The Most Tightly Bound Nuclei , su hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . URL consultato il 16 febbraio 2021 .
^ Non necessariamente in un decadimento un nucleo meno fortemente legato si traforma in un nucleo più fortemente legato. Conta invece che la massa dei prodotti sia minore.
^ ^a ^b ( EN ) F. Hoyle e William A. Fowler, Nucleosynthesis in Supernovae. , in The Astrophysical Journal , vol. 132, 1960-11, p. 565, DOI : 10.1086/146963 . URL consultato il 18 febbraio 2021 .
^ Ken Croswell, Alchemy of the Heavens , Anchor, February 1996, ISBN 0-385-47214-5 ( archiviato il 13 maggio 2011) .
^ Guennadi N. Belozerski, Mössbauer Spectroscopy, Theory , in J. Lindon (a cura di), Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry , vol. 2, Elsevier, p. 1335, ISBN 0-12-226680-3 .
^ Dieter Rehder, HETERONUCLEAR NMR APPLICATIONS (SC–ZN) , in J. Lindon (a cura di), Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry , vol. 1, Elsevier, p. 731, ISBN 0-12-226680-3 .
^ ^a ^b ^c Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data , su www-nds.iaea.org . URL consultato il 19 febbraio 2021 .
^ ( EN ) Nailing the half-life of iron-60 – Physics World , su physicsworld.com . URL consultato il 25 gennaio 2020 .
^ Scott J. Dixon e Brent R. Stockwell, The role of iron and reactive oxygen species in cell death , in Nature Chemical Biology , vol. 10, n. 1, 2014-1, pp. 9-17, DOI : 10.1038/nchembio.1416 . URL consultato il 21 agosto 2018 .

Bibliografia

Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi , Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall' url originale il 22 ottobre 2010) .
William F. Smith, Scienza e tecnologia dei materiali , 2ª ed., McGraw-Hill, 1995, ISBN 88-386-0709-5 .

Voci correlate

Altri progetti

Wikiquote contiene citazioni sul ferro
Wikizionario contiene il lemma di dizionario « ferro »
Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul ferro

Collegamenti esterni

Ferro , su Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana .
( IT , DE , FR ) Ferro , su hls-dhs-dss.ch , Dizionario storico della Svizzera .
( EN ) Ferro , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Ferro in nutrizione , su nutritionvalley.it . URL consultato l'11 febbraio 2007 (archiviato dall' url originale il 14 febbraio 2007) .
( EN ) Iron , su WebElements.com .
( EN ) Iron , su EnvironmentalChemistry.com .
( EN ) It's Elemental – Iron , su education.jlab.org .

Controllo di autorità	Thesaurus BNCF 474 · LCCN ( EN ) sh85068131 · GND ( DE ) 4014002-7 · BNF ( FR ) cb11975665r (data) · BNE ( ES ) XX524497 (data) · NDL ( EN , JA ) 00572915

Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia

[1] 0 °C, 1 atmosfera, fonte: http://ishtar.df.unibo.it/mflu/tafel/densit.html

[2] ( EN ) Royal Society of Chemistry - Iron

[3] ( EN ) periodictable.com - Abundance in Earth's Crust of the elements

[4] ( EN ) periodictable.com - Abundance in the Universe of the elements

[5] AlmAck - La struttura del Ferro

[Smith241-6] Smith , p. 241 .

[7] Smith , pp. 277-279 .

[8] Statistiche sulla produzione di minerali ferrosi por USGS

[9] PLoS Biology: How Mammals Acquire and Distribute Iron Needed for Oxygen-Based Metabolism Archiviato il 7 maggio 2004 in Internet Archive .

[assorbimento-10] Assorbimento del ferro , su my-personaltrainer.it .

[emocromatosi-11] Assorbimento del ferro , su emocromatosi.it , Associazione per lo Studio dell'Emocromatosi e delle Malattie da Sovraccarico di Ferro.

[12] ( EN ) Iron Absorption, Information Center for Sickle Cell and Thalassemic Disorders , su sickle.bwh.harvard.edu , Harvard University.

[13] ( EN ) I. Bikit, M. Krmar e J. Slivka, New results on the double β decay of iron , in Physical Review C , vol. 58, n. 4, 1º ottobre 1998, pp. 2566-2567, DOI : 10.1103/PhysRevC.58.2566 . URL consultato il 15 febbraio 2021 .

[14] Nucleonica , su nucleonica.net .

[15] ( EN ) VI Tretyak e Yu.G. Zdesenko, Tables of double beta decay data , in Atomic Data and Nuclear Data Tables , vol. 61, n. 1, 1995-09, pp. 43-90, DOI : 10.1016/S0092-640X(95)90011-X . URL consultato il 18 febbraio 2021 .

[16] ( EN ) MP Fewell, The atomic nuclide with the highest mean binding energy , in American Journal of Physics , vol. 63, n. 7, 1995-07, pp. 653-658, DOI : 10.1119/1.17828 . URL consultato il 14 febbraio 2021 .

[17] The Most Tightly Bound Nuclei , su hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . URL consultato il 16 febbraio 2021 .

[18] Non necessariamente in un decadimento un nucleo meno fortemente legato si traforma in un nucleo più fortemente legato. Conta invece che la massa dei prodotti sia minore.

[:0-19] ( EN ) F. Hoyle e William A. Fowler, Nucleosynthesis in Supernovae. , in The Astrophysical Journal , vol. 132, 1960-11, p. 565, DOI : 10.1086/146963 . URL consultato il 18 febbraio 2021 .

[croswell-20] Ken Croswell, Alchemy of the Heavens , Anchor, February 1996, ISBN 0-385-47214-5 ( archiviato il 13 maggio 2011) .

[21] Guennadi N. Belozerski, Mössbauer Spectroscopy, Theory , in J. Lindon (a cura di), Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry , vol. 2, Elsevier, p. 1335, ISBN 0-12-226680-3 .

[22] Dieter Rehder, HETERONUCLEAR NMR APPLICATIONS (SC–ZN) , in J. Lindon (a cura di), Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry , vol. 1, Elsevier, p. 731, ISBN 0-12-226680-3 .

[:1-23] Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data , su www-nds.iaea.org . URL consultato il 19 febbraio 2021 .

[24] ( EN ) Nailing the half-life of iron-60 – Physics World , su physicsworld.com . URL consultato il 25 gennaio 2020 .

[25] Scott J. Dixon e Brent R. Stockwell, The role of iron and reactive oxygen species in cell death , in Nature Chemical Biology , vol. 10, n. 1, 2014-1, pp. 9-17, DOI : 10.1038/nchembio.1416 . URL consultato il 21 agosto 2018 .

[1]

[2]

[3] în

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10] un

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20],

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]