Qu'est-ce que c'est - le fer, d'où vient-il et commentest-il miné ? Ce métal utile a de nombreuses utilisations. L'élément chimique joue un rôle important dans l'industrie mondiale et le cycle du fer dans la nature joue un rôle important dans la vie de la planète.
Qu'est-ce que le fer ?
Le fer est un élément métalliquequi est très réactif chimiquement, surtout lorsqu'il réagit avec l'oxygène. C'est l'un des éléments les plus abondants 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 à l'aide d'impuretés. Combiné au carbone, on obtient de l'acier, pour la production duquel plus de 98% du minerai de fer extrait aujourd'hui est utilisé.
Tous les atomes de fer de l'univers se sont formés ennoyaux d'étoiles dans les étapes finales de la fusion, puis ont été libérés dans l'espace par des explosions stellaires. C'est le quatrième élément le plus abondant dans la croûte terrestre après le silicium, l'oxygène et l'aluminium. Qu'est-ce que le fer ? C'est l'élément le plus abondant qui compose notre planète, bien que la majeure partie de sa masse soit située bien en dessous de la surface - au cœur de la Terre. Il est présent dans presque toutes les roches de la croûte et du manteau en tant que composant chimique de centaines de minéraux différents.
Minerai de fer
Ce métal est rarement trouvé sous 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 une quantité suffisante de ce métal, qui est extrait à des fins économiques, est appelée minerai de fer. Ses minéraux les plus courants sont :
- oxyde de fer (formule Fe2Oh3), qui se forme sous l'influence de l'oxygène;
- oxyde de fer hydraté, qui se forme par réaction dans l'eau.
Les minerais de fer les plus importants sontminéraux d'oxyde de fer appelés hématite et magnétite. La forte concentration de Fe les rend les plus appréciés dans l'industrie. Le fer est extrait des plus grands gisements de minerai. Le plus souvent, ce sont des formations qui sont d'anciennes roches sédimentaires. Ils contiennent des couches de minéraux d'oxyde de fer (formule Fe2Oh3) jusqu'à plusieurs centimètres d'épaisseur.
Où trouver du fer ?
A 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. Les domaines d'application du fer sont assez étendus. Quand il se combine avec du carbone, il fait 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 résistants et peuvent être utilisés pour fabriquer des ponts et des bâtiments.
Le fer est un élément très ancien quiest utilisé sur Terre depuis longtemps. Des objets en ont été trouvés dans l'Egypte ancienne. Il y a même eu toute une période (1200-500 avant JC) qui porte son nom - l'âge du fer, lorsqu'il était utilisé pour fabriquer des outils et des armes. Pour trouver ce métal utile, vous devez le rechercher 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 être trouvé sur d'autres planètes, y compris les noyaux de Jupiter et de Saturne, ainsi que la surface poussiéreuse rouge de Mars (d'où son nom de planète rouge).
Cycle terrestre du fer dans la nature
Le fer (Fe) suit le cycle géochimique commeet bien d'autres nutriments. Il est généralement libéré dans le sol ou l'océan par l'altération des roches ou des éruptions volcaniques. Dans un écosystème terrestre, les plantes absorbent d'abord le fer par les racines du sol. C'est un nutriment extrêmement important qui voyage entre les organismes vivants et la géosphère.
Le fer est un nutriment important limitantune substance pour les plantes qui l'utilisent pour produire de la chlorophylle. La photosynthèse dépend d'un approvisionnement adéquat de ce métal. Les plantes l'assimilent du sol aux racines. Les animaux consomment des plantes et s'en servent pour fabriquer de l'hémoglobine. Lorsqu'elles meurent, elles se décomposent et les bactéries renvoient le métal dans le sol.
Cycle du fer marin
Le cycle marin du fer dans la nature est très similairesur le cycle terrestre. Ce processus se produit en raison de l'activité vitale de certains micro-organismes qui oxydent le métal en hydroxyde et obtiennent du carbone à partir du dioxyde de carbone. Les bactéries du 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 tourbière.
Le rôle du fer dans les écosystèmes océaniques est égalementimportant. Les principaux producteurs qui absorbent ce métal sont généralement le phytoplancton ou les cyanobactéries. Le fer est ensuite absorbé par les consommateurs lorsqu'ils consomment 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 microbiens. Tout cela le relie à d'autres cycles biogéochimiques de la Terre, non moins importants.
Caractéristiques générales
Fer sous forme de divers minerais combinésest l'un des éléments les plus courants, constituant environ 5 % de la croûte terrestre. Les minéraux contenant du fer les plus importants sont les oxydes et les 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 l'eau de mer et dans l'eau douce.
Faits intéressants
Voici quelques faits intéressants sur un élément chimique aussi simple en apparence :
- Le fer est un élément essentiel de la nutrition des plantes, aidant à transporter l'oxygène dans le sang, soutenant ainsi la vie sur Terre.
- C'est un solide cassant classé comme métal du 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 dans la croûte terrestre en poids, et on pense que la majeure partie du noyau de la Terre 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 ustensiles de cuisine et les ustensiles tels que les casseroles en acier inoxydable.
- L'ajout d'autres éléments peut fournir de nouvelles propriétés utiles à l'acier. Par exemple, le nickel augmente la durabilité de l'alliage et le rend plus résistant à la chaleur et aux acides.
- Nombre de protons 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.
Principaux domaines d'application
Le fer est utilisé dans de nombreux secteurs tels que l'électronique, la fabrication, l'automobile et la construction. Les domaines d'application du fer sont les suivants :
- En tant que constituant principal des métaux ferreux, des alliages et de l'acier.
- Alliage utilisant du carbone, du nickel, du chrome et divers autres éléments pour produire de la fonte ou de l'acier.
- En aimants.
- Dans les produits métalliques finis.
- Dans les équipements industriels.
- Dans le matériel de transport.
- Dans les outils.
- Dans les jouets et articles de sport.
Le fer représente 5 % de la croûte terrestre et estl'un des métaux les plus courants et les plus utilisés. Cet élément se trouve également dans les viandes, 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'aspect grisâtre et très ductile et malléable. Il se dissout facilement dans les acides dilués et est chimiquement actif. Les principales régions d'extraction du fer sont la Chine, l'Australie, le Brésil, la Russie et l'Ukraine.
