Fèrre
| - ↑ Fe ↓ Ru |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Generalitats | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nom, Simbòl, Numèro | fèrre, Fe, 26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tièra quimica | metals de transicion | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grop, Periòde, Blòc | 8, 4, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aparéncia | lustrous metallic with a grayish tinge 
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atomica | 55.845[1] g/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuracion electronica | [Ar] 3d6 4s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrons per nivèl energetic | 2, 8, 14, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Proprietats fisicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fasa | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densitat (temperatura ambienta) | 7.86[1] g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densitat liquida al punt de fusion | 6.98 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punt de fusion | 1811 K (1538 °C, 2800 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punt d'ebullicion | 3134 K (2861 °C, 5182 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusion | 13.81 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de vaporizacion | 340 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacitat calorifica | (25 °C) 25.10 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Proprietats atomicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristallina | cubica de fàcia centrada | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estat d'oxidacion | 2, 3, 4, 6 (oxid amfotèr) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativitat | 1.83 (Escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Potencials d'ionizacion (mai) |
1èr : 762.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2nd : 1561.9 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3en : 2957 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rai atomic | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rai atomic calculat | 156 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rai covalent | 125 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informacions divèrsas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetisme | ferromagnetic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Resistivitat electrica | (20 °C) 96.1 nΩ·m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivitat termica | (300 K) 80.4 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dilatacion termica | (25 °C) 11.8 µm/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocitat del son | (a temperatura ambienta) (electrolytic) 5120 m/s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Modul de Young | 211 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Shear modulus | 82 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Modul de Bulk | 170 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Coeficient de Poisson | 0.29 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Duretat de Mohs | 4.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vickers hardness | 608 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Duretat de Brinell | 490 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Numèro CAS | 7439-89-6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotòps pus estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lo fèrre (var. hèr) es un element quimic de simbòl Fe e de numèro atomic 26. Es lo metau pus frequent dins la vida quotidiana, magerament utilizat dins d'aliatges coma la fonda o l'acier.
Distribucion e reparticion modificar
Lo fèrre es lo seisen element quimic pus abondós de l'Univèrs. Es l'element finau dei reaccions de fusion que se debanan dins leis estèlas massíssas. Ansin, lo fèrre es un compausant major de la Tèrra que representa aperaquí 5% de la massa de la crosta terrèstra. Lei mineraus principaus que son de fònts importantas de fèrre son d'assemblatges amb oxigèn, sofre o idrogèn. Lei pus coneguts son l'ematita (Fe2O3), la magnetita (Fe3O4), la limonita (Fe2O3, n H2O), la pirita (FeS2) o l'olivina[2].
Proprietas modificar
Proprietas fisicas modificar
Lo fèrre es un metau que se presenta sota diferentei formas en foncion de la temperatura e de la pression [3] [4] [5] :
- dins lei condicions normalas de temperatura e de pression, es un solide que tèn una estructura cristallina cubica centrada. Aquela forma es dicha fèrre α.
- a partir de 912 °C e a pression atmosferica, son estructura vèn cubica de fàcias centradas. Es sonada fèrre γ.
- a partir de 1 384 °C e totjorn a pression atmosferica, son estructura es tornarmai cubica centrada e forma lo fèrre δ.
- a temperatura normala e sota una pression de 130 kbar, se transforma en fèrre ε ambé l'adopcion d'una estructura exagonala compacta.
A pression atmosferica, sa temperatura de fusion es de 1 538 °C. Sa capacitat calorifica es de 0,5 kJ.kg-1.K-1.
Lo fèrre es egalament ferromagnetic. Es a dire que lei moments magnetics deis atòms se pòdon alinhar sota l'influéncia d'un camp magnetic exterior e conservar aquela orientacion novèla après la disparicion d'aqueu camp. Aquela proprietat es a l'origina dei fenomèns d'aimantacion.
Proprietats quimicas modificar
Oxidacion modificar
Lo fèrre tèn dos estats d'oxidacion principaus que son leis estats +II e +III. Certanei compausats pòdon presentar lei dos dins seis estructuras coma la magnetita (Fe3O4) onte lo fèrre es a l'estat +II e + III. Pasmens, leis estats -II, 0, +I, +IV e +VI existisson tanben. A l'aire libre, lo fèrre s'oxida lèu per formar de compausats amb oxigèn o idrogèn. Son dichs rolh e pòdon rapidament degradar lo fèrre natiu.
Comportament en solucion aquosa modificar
En solucion aquosa, lo fèrre forma generalament leis ions Fe2+ e Fe3+. Lo premier es estable en solucion per de pH inferiors a 6 e lo segond per de pH inferiors a 2. Per de mitans pus basics, lo fèrre participa en de reaccions de precipitacion. Per exemple, leis ions HO- e S2- pòdon formar divèrsei compausats ambé fèrre coma de sulfats de fèrre o d'idroxids de fèrre.
Oxido-reduccion de fèrre modificar
Lo fèrre tèn dos pareus que sei potenciaus de referéncias son :
- Fe2+ / Fe : E0 = -0,44 V.
- Fe3+ / Fe2+ = +0,77 V.
Lo fèrre metallic es donc pas estable en solucion aquosa. De mai, son oxidacion es d'aitant mai importanta que lo pH es feble. D'autra part, aquelei valors mòstran egalament qu'en preséncia d'oxigèn O2 dins la solucion, leis ions Fe2+ son pas estables.
Complexacion modificar
Lo fèrre pòu formar un nombre important de complèxes, especialament en solucion aquosa. Lei pus frequents son leis ions CN-, F-, 1,10 fenantrolin que permet la titracion deis ions Fe2+ e tiocianats SCN- que permet la deteccion de la preséncia de fèrre en solucion gràcias a una coloracion caracteristica.
Quimia organometallica modificar
La quimia organometallica de fèrre apareguèt en 1951 ambé la sintèsi de ferrocèn. Dempuei aquela descubèrta, divèrsei compausats son estats trobats, siá a partir de l'estructura de ferrocèn, siá a partir d'assemblatges diferents.
Produccion modificar
Principis generaus de l'extraccion de fèrre modificar
Lo fèrre es obtengut per la reduccion per lo monoxid de carbòni d'oxids de fèrre presents dins lo minerau. Dempuei lo sègle XIX, aquela etapa a luòc dins un aut-fornèu. Aqueu procediment permet de realizar en meme temps la redu0ccion dau minerau e la recuperacion de fonda liquida. L'apondon de silici au minerau permet egalament d'obtenir un lachier liquid (fasa formada d'impuretats) que se separa naturalament de la fonda.
Puei, per obtenir un metau utilisable en fòrja, la fonda es purificada, principalament per demenir sa concentracion en carbòni e la transformar en fèrre o en acièr. Aquò a luòc per combustion amb oxigèn. Tres autrei procediments son egalament realizats per afinar lo metau produch :
- l'eliminacion de sofre per injeccion de soda, de calci o de magnèsi.
- l'eliminacion de silici per reaccion quimica.
- l'eliminacion de fosfòr per injeccion de cauç.
La fonda e l'acièr son lei dos aliatges principaus de fèrre. Lo premier a una proporcion de carbòni situada entre 2,1 e 6,67% e lo segond entre 0,025 e 2,1%. En dessota de 0,025%, se parla de fèrres industriaus.
País de produccion modificar
En 2009, la produccion de fèrre èra egala a 2,24 miliards de tonas. Lo premier país productor es China amb 880 milions de tonas. Austràlia (394 milions de tonas), Brasil (300 milions de tonas), India (244 milions de tonas) e Russia (92 milions de tonas) son egalament d'actors importants de la produccion. Lo rèsta dau monde assegura una produccion egala a aperaquí 330 milions de tonas.
Utilizacions modificar
Leis utilizacions sota sa forma pura son relativament raras e limitadas a quauquei domenis, magerament dins l'alimentacion o per la fabricacion de supòrts d'enregistrament magnetics. Ansin, la màger part de la produccion es utilizada per la fabricacion d'aliatges coma fonda e acier.
Referéncias modificar
- ↑ 1,0 et 1,1 (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd., Relié, 2804 paginas.
- ↑ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; (1985). "Iron" (in German). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (91–100 ed.). Walter de Gruyter. pp. 1125–1146.
- ↑ (en) R.L. Clendenen et H.G. Drickamer, « The effect of pressure on the volume and lattice parameters of ruthenium and iron », dins Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 25, no 8, 1964, p. 865-868.
- ↑ (en) Ho-Kwang Mao, William A. Bassett et Taro Takahashi, « Effect of Pressure on Crystal Structure and Lattice Parameters of Iron up to 300 kbar », dins Journal of Applied Physics, vol. 38, no 1, 1967, p. 272-276.
- ↑ Boehler, Reinhard (2000). "High-pressure experiments and the phase diagram of lower mantle and core materials". Review of Geophysics (American Geophysical Union) 38 (2): 221–245.
Bibliografia modificar
- (en) H. R. Schubert, History of the British Iron and Steel Industry ... to 1775 AD (Routledge, London, 1957)
- (en) R. F. Tylecote, History of Metallurgy (Institute of Materials, London 1992).
- (en) R. F. Tylecote, 'Iron in the Industrial Revolution' in J. Day and R. F. Tylecote, The Industrial Revolution in Metals (Institute of Materials 1991), 200–60.
- (en) Weeks, Mary Elvira; Leichester, Henry M. (1968). "Elements Known to the Ancients". Discovery of the Elements. Easton, PA: Journal of Chemical Education. pp. 29–40.