Ferro: cos'è, proprietà, usi e ottenimento del metallo

o ferro è un metallo di transizione situato nel gruppo 8 della Tavola Periodica, con simbolo Fe, numero atomico 26 e massa atomica 55.847 u.

Le sue caratteristiche principali sono: metallo lucido, di aspetto bianco argenteo, con proprietà magnetiche e che arrugginisce facilmente a contatto con ambienti umidi.

È il metallo più utilizzato al mondo e il più esportato dal Brasile. L'uso principale del ferro è per la produzione dell'acciaio, utilizzato, ad esempio, nell'edilizia civile, nella produzione di automobili e negli elettrodomestici.

Il ferro si trova nei minerali principalmente sotto forma di ossidi e idrossidi. Pertanto, il ferro utilizzato in commercio viene prodotto dall'estrazione e dalla purificazione di questi materiali. I paesi con i maggiori giacimenti di minerale di ferro sono: Australia, Russia, Brasile, Cina e India.

Proprietà del ferro

• Punto di fusione: 1.538 °C
• Punto di ebollizione: 2.861 °C
• Stato fisico a 20°C: solido
• Densità: 7.874 g/cm³
• Stati di ossidazione: +2, +3, +4, +6
• Distribuzione elettronica: [Ar]3d⁶4s²
• Isotopi naturali: ⁵⁶Fe (più stabile), ⁵⁴Fede, ⁵⁷Fede e ⁵⁸Fede

Usi e applicazioni del ferro

Il principale utilizzo del ferro è come materia prima per la produzione dell'acciaio, la principale lega metallica di questo elemento e dove è destinato il 98% del metallo estratto dalla natura.

L'acciaio è una lega metallica di ferro, quantità di carbonio che vanno dallo 0,5 all'1,7%, oltre all'aggiunta di piccole quantità di altri elementi chimici.

I diversi tipi di acciaio fabbricati hanno proprietà diverse perché viene regolata la percentuale di carbonio, vengono inseriti altri elementi e vengono effettuati trattamenti termici specifici.

Esempi di leghe con ferro:

• Acciaio al carbonio: lega di ferro, carbonio, manganese, silicio e tracce di altri elementi;
• Acciaio inossidabile: lega di ferro, cromo, carbonio e tracce di altri elementi;
• Ghisa: una lega di ferro, carbonio e silicio e può contenere tracce di altri elementi.

I primi usi del ferro furono per creare attrezzi per l'agricoltura e armi per la caccia e la guerra. Oggi il ferro è presente in diversi materiali di uso quotidiano, come utensili da cucina, cemento armato e travi in ​​edilizia, mezzi di trasporto e molto altro.

Il ferro è ancora usato come catalizzatore per le reazioni del ferro. Una delle sostanze chimiche più prodotte è l'ammoniaca, una materia prima importante per la produzione di fertilizzanti.

La combinazione di gas di idrogeno e azoto in condizioni di alta temperatura e pressione nella sintesi di Haber-Bosch per produrre ammoniaca diventa efficiente con l'aggiunta di ferro come catalizzatore per accelerare il reazione.

Evento di ferro

Il ferro (Fe) è il quarto elemento più abbondante in natura, dopo ossigeno, silicio e alluminio. Costituisce il 5% della crosta terrestre e raramente si trova libero in natura.

I minerali metallici più sfruttati ed economicamente più importanti sono:

• Ematite (Fe₂o₃)
• Magnetite (Fe₃o₄)
• Taconite (Fe₃o₃)
• Goethite (Fe₂O3.H₂O)
• Limonite (2Fe₂o₃.3H₂O)

Sebbene si stimi che ci siano più di 300 minerali con questo elemento nella composizione, quelli con ferro sufficiente per la lavorazione sono sotto forma di ossidi (O_X). Altri minerali di ferro sono formati da solfati, silicati e carbonati.

Il Brasile è il secondo produttore mondiale di ferro al mondo, dopo l'Australia, e il minerale di questo metallo è il più esportato dal Brasile, con circa il 68% delle esportazioni del paese.

Le regioni a maggior sfruttamento del minerale nel territorio brasiliano si trovano in:

• Quadrilatero di ferro (Minas Gerais)
• Porteirinha (Minas Gerais)
• Minerale Provincia di Carajás (Pará)
• Regione di Corumbá (Mato Grosso do Sul)

Mentre nello strato più esterno della Terra il ferro è il secondo metallo più abbondante, nel cuore del pianeta questo elemento ha la percentuale più alta nella sua composizione, poiché la struttura è formata da una lega di ferro e nichel.

Pertanto, se consideriamo il pianeta nel suo insieme, il ferro rappresenta circa il 30% della composizione chimica della Terra.

Importanza del ferro

Il ferro è un elemento chimico versatile e importante per processi chimici, fisici e biologici.

Poiché è un metallo abbondante, facile da ottenere, malleabile e resistente, il ferro è ampiamente utilizzato per la fabbricazione di attrezzature.

Il ferro è un metallo presente anche nel corpo umano. Un essere umano adulto ha da 2 a 4 g di ferro.

È il componente principale dell'emoglobina nel sangue, una proteina responsabile del trasporto di ossigeno dai polmoni ad altre parti del corpo. Questo è possibile solo perché l'atomo di ferro si lega facilmente all'ossigeno e quindi il suo trasporto è effettuato dai globuli rossi.

Poiché il ferro è importante per la produzione di molecole organiche, la crescita e lo sviluppo dell'individuo, è necessario che sia presente nella dieta.

L'assunzione raccomandata di ferro per gli adulti varia tra 10 e 15 mg e può essere ottenuta attraverso cibi ricchi di minerali come fagioli, carni rosse, crostacei, cacao in polvere, semi di zucca e spinaci.

La carenza di ferro nel corpo provoca il tipo più comune di anemia e alcuni dei sintomi principali sono pallore, affaticamento, tachicardia, mal di testa, caduta dei capelli e irritabilità.

Origine e storia del ferro

L'età dei metalli, è l'ultima fase della preistoria e presenta il ferro come l'ultimo metallo del periodo utilizzato dagli omidi, principalmente per produrre strumenti e armi.

L'età del ferro ebbe luogo tra il 1500 a.C. C-300 a. C., ma sono già stati ritrovati oggetti in metallo risalenti al 3500 aC. C. in Egitto.

La qualità del ferro è stata misurata dal contenuto di carbonio presente, poiché i composti di questo elemento sono stati utilizzati per la fusione del ferro. Pertanto, minore è la quantità di carbonio, maggiore è la qualità del ferro.

Il ferro fu anche il metallo più importante per la prima fase della Rivoluzione Industriale.

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Riferimenti bibliografici

ATKINS, PW; JONES, Loretta. Principi di chimica: mettere in discussione la vita moderna e l'ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

FELTRE, Ricardo. Fondamenti di chimica: vol. separare. 4a ed. San Paolo: Moderna, 2005.

Lee, J. D. Chimica inorganica non così concisa. Traduzione della 5a ed. Inglese. Editore Edgard Blucher Ltd. 1999.