Fe |
Le fer (symbole
: Fe) est un métal de transition. C'est
le quatrième corps simple le plus abondant dans la croûte
terrestre et sans contredit le plus important des métaux, soit par
son abondance, dans la nature, soit par les usages qu'on en fait.
Le fer est utilisé
depuis des milliers d'années pour fabriquer des outils et des armes,
et il est encore utilisé aujourd'hui dans de nombreux domaines,
dans la production de matériaux tels que l'acier et la fonte, dans
la construction, l'automobile, l'électronique, la médecine
et l'industrie alimentaire. Il est également un élément
essentiel pour les organismes vivants, jouant un rôle clé
dans la production de l'hémoglobine et dans le transport de l'oxygène
dans le sang.
Numéro
atomique
Masse
atomique
Point
d'ébullition (°C)*
Point
de fusion (°C)
Masse
volumique (g/cm3)
Structure
électronique*
Degrés
d'oxydation |
26
55,847
3000
1536
7,86
(Ar)3d64s2
2,
3 |
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Pur, le fer apparaît
comme un métal argenté, malléable et ductile, qui
se corrode rapidement lorsqu'il est exposé à l'air et à
l'eau.
On le rencontre à l'état
natif, surtout à l'état de magnétite, d'oligiste,
de limonite, de sidérite et de
pyrite.
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Les
minerais de fer.
Le fer est rare à l'état
natif ou pur. A part quelques gros blocs trouvés dans les basaltes
du Groenland où le fer est mêlé
à du carbone, le fer natif ne se rencontre
que dans les météorites ou pierres
tombées du ciel.
La Magnétite (Fe3O4)
constitue l'aimant naturel, capable d'agir sur la boussole et d'attirer
à ses pôles la limaille de fer. Elle est, parfois en cristaux,
plus souvent en masses compactes noires. Très répandue au
milieu des roches basiques, dans les basaltes par exemple, elle forme en
certains lieux, comme en Norvège, de véritables montagnes.
L'Oligiste (Fe2O3)
est un oxyde non hydraté de fer. C'est un des plus riches minerais
de fer, très commun en Suède et dans l'île d'Elbe,
rare en France. Il est en masses d'un gris de fer, souvent recouvert d'une
poussière rouge il se présente tantôt compact, tantôt
lamellaire, tantôt grenu, parfois en stalactites. La sanguine,
l'ocre rouge et l'hématite sont des variétés
d'oligiste; avec l'hématite, on fabrique des crayons rouges pour
les dessinateurs.
La Limonite (H6Fe4O9),
appelée aussi hématite brune, est un oxyde hydraté
de fer. C'est le minerai de fer le plus répandu. Elle ne cristallise
point, cependant elle peut emprunter les formes de la pyrite, des sulfates
de fer et de chaux; elle peut être en stalactites ou en rognons.
Avec l'argile, elle constitue l'ocre jaune. On la trouve dans les terrains
sédimentaires en concrétions brunes ou jaunâtres.
La Sidérite ou Sidérose
(FeCO3) est un carbonate de fer qui cristallise comme
la calcite dans le système rhomboédrique. La sidérite
est tantôt en lamelles cristallines, transparentes et incolores,
mais brunissant à l'air tantôt en oolites rougeâtres,
tantôt en masses compactes, terreuses et jaunâtres. La sidérite
est très riche en fer, très facile à fondre, et elle
donne directement de l'acier. On la rencontre dans les terrains cristallins
et dans les sédiments; dans l'Isère et les Pyrénées-Atlantiques,
elle est en filons.
La Pyrite (FeS2)
est un sulfure de fer qui a l'aspect jaune clair du laiton. Cristallisée
dans le système cubique, elle prend de nombreuses formes. Elle est
moins recherchée pour le fer que pour le soufre qu'elle contient.
Elle est très abondante dans les filons, dans les roches éruptives
et même dans les roches sédimentaires.
Les minerais de fer, traités par la
méthode des hauts fourneaux, fournissent le fer que l'industrie
recherche. Le fer est employé en trois états : à l'état
de fer, il est à peu près pur; à l'état d'acier,
il contient une petite quantité de carbone; à l'état
de fonte, il contient une assez grande quantité de carbone.
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Vieilles
installations d'extraction du minerai de fer dans l'Illinois (Etats-Unis).
Les
principaux composés du fer.
Le fer est un métal très
réactif qui peut former des liaisons avec
de nombreux autres éléments. Il réagit avec
l'oxygène de l'air pour former de l'oxyde de fer (rouille). Il réagit
également avec des acides forts tels que l'acide sulfurique pour
former du sulfate de fer. D'autre composés du fer méritent
d'être mentionnés du fait de leur rôle dans diverses
applications industrielles et médicales, ou parce qu'ils interviennent
dans les processus de formation des roches et des minéraux.
• Les
oxydes de fer se constituent en fonction du degré d'oxydation
des atomes de fer qu'ils contiennent :
+ L'oxyde
de fer, oxyde ferreux ou encore wustite (FeO) zqt produit en laboratoire
et se présente ordinairement comme une poudre noire inflammable;
+ L'oxyde ferrique
(Fe2O3), communément appelé
hématite lorsqu'il est cristallisé, que l'on rencontre dans
les roches et les minéraux tels que les minerais de fer, qui donne
aussi sa couleur rouge à la rouille et au sol la planète
Mars;
+ L'oxyde magnétique
ou magnétite (Fe3O4) est
le minerai de fer évoqué plus haut.
• Les sulfates de
fer se divisent de la même façon :
+ Le sulfate
ferreux (FeSO4) est un sel souvent utilisé
comme engrais ou en médecine pour traiter les carences en fer;
+ Le sulfate ferrique
(Fe2(SO4)3)
est utilisé comme coagulant dans le traitement des eaux usées.
• Les chlorures de
fer son distingués également en fonction des degrés
d'oxydation du fer
+ Le chlorure
ferreux (FeCl2) est un sel métallique paramagnétique,
jaune en solution aqueuse, dans lequel le fer est au degré d'oxydation
+2.
+ Le chlorure ferrique
ou perchlorure de fer (FeCl3) est, comme le sulfate
ferrique, utilisé comme coagulant dans le traitement des eaux usées,
ainsi que dans la production de pigments et de teintures, voire de médicaments.
La réaction de dissolution dans l'eau dégage une forte chaleur
et produit une solution acide marron.
• Le silicate de
fer est représenté par la formule FeSiO3.
On le rencontre dans de nombreux minéraux, tels que l'olivine et
la pyroxène, et est utilisé dans la production de verre et
de céramique.
• Le Carbure
de fer ou cémentite (Fe3C) se forme lors
de la production de fonte. Il est utilisé dans la production d'acier
(alliage de fer et de carbone) et d'autres alliages de fer.
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