Fer

Fer
26 Fe
- ↑ Fe ↓ Ru Tableau p??riodique mangan??se ← → fer cobalt
Apparence
m??tallique brillante avec une teinte gris??tre Raies spectrales de fer
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	fer, Fe, 26
Prononciation	/ aɪ . ər n /
??l??ment Cat??gorie	m??tal de transition
Groupe, p??riode, bloc	8, 4, r??
Poids atomique standard	55,845 (2)
Configuration ??lectronique	[ Ar ] 3d 6 4s 2 2, 8, 14, 2
Histoire
D??couverte	avant 5000 BC
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	7,874 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	6,98 g ?? cm -3
Point de fusion	1811 K , 1538 ?? C, 2800 ?? F
Point d'??bullition	3134 K, 2862 ?? C, 5182 ?? F
La chaleur de fusion	13,81 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	340 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	25,10 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 1728 1890 2091 2346 2679 3132
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2 ( l'oxyde amphot??re)
??lectron??gativit??	1,83 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation ( plus)	1er: 762,5 kJ ?? mol -1
	2??me: 1561,9 kJ ?? mol -1
	3??me: 2957 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	126 h
Rayon covalente	132 ?? 3 (bas spin), 152 ?? 6 (haut spin) h
Miscellan??es
Crystal structure	cubique centr?? a = 286,65 h;
	cubique ?? faces centr??es entre 1185-1667 K
Ordre magn??tique	ferromagn??tique
	1043 K
R??sistivit?? ??lectrique	(20 ?? C) 96,1 nΩ ?? m
Conductivit?? thermique	80,4 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	(25 ?? C) 11,8 um ?? m -1 ?? K -1
Vitesse du son (tige mince)	( rt) (??lectrolytique) 5120 m ?? s -1
Le module d'Young	211 GPa
Module de cisaillement	82 GPa
Module Bulk	170 GPa
Coefficient de Poisson	0,29
Duret?? Mohs	4
Duret?? Vickers	608 MPa
Duret?? Brinell	490 MPa
Num??ro de registre CAS	7439-89-6
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de fer
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 54 Fe 5,8% > 3,1 ?? 10 22 y β + β + 0,6800 54 Cr 55 Fe syn 2,73 y ε 0,231 55 Mn 56 Fe 91,72% 56 Fe est stable avec 30 neutrons 57 Fe 2,2% 57 Fe est stable avec 31 neutrons 58 Fe 0,28% 58 Fe est stable avec 32 neutrons 59 Fe syn 44,503 d β - 1,565 59 Co 60 Fe syn 2,6 ?? 10 6 y β - 3,978 60 Co

Le fer est un ??l??ment chimique avec le symbole Fe (du latin : Ferrum) et de num??ro atomique 26. Il se agit d'un m??tal dans la premi??re s??rie de transition . Ce est l'??l??ment le plus commun (en masse) formant la plan??te Terre dans son ensemble, formant une grande partie de la Terre et externe noyau interne. Ce est la quatri??me plus commune ??l??ment de la cro??te terrestre. Pr??sence tr??s fr??quente de fer dans plan??tes rocheuses comme la Terre est due ?? sa production abondante en raison de la fusion dans les ??toiles de masse ??lev??e, o?? la production de nickel-56 (qui se d??sint??gre en l'isotope le plus commun de fer) est le dernier r??action de fusion nucl??aire, qui est exothermique. Cela provoque nickel radioactifs pour devenir le dernier ??l??ment ?? ??tre produite avant l'effondrement d'un supernova conduit aux ??v??nements explosifs qui dispersent cette pr??curseur radionucl??ide du fer en abondance dans l'espace.

Comme les autres groupe 8 ??l??ments, le fer existe dans une large gamme de ??tats d'oxydation , de -2 ?? 6, bien que 2 et 3 sont les plus communs. Fer ??l??mentaire se produit dans les m??t??orites et autres environnements pauvres en oxyg??ne, mais est r??actif ?? l'oxyg??ne et de l'eau. Surfaces de fer frais apparaissent brillant gris argent??, mais se oxydent ?? l'air normal de donner hydrat?? les oxydes de fer, commun??ment appel??e rouille. Contrairement ?? de nombreux autres m??taux qui forment passivation des couches d'oxyde, des oxydes de fer occupent un volume plus important que le m??tal de fer et des oxydes de fer ainsi se ??cailler et exposer des surfaces fra??ches pour la corrosion.

M??tal fer a ??t?? utilis?? depuis l'antiquit??, mais les alliages de cuivre, qui ont des temp??ratures de fusion plus bas, ont ??t?? utilis??s premi??re dans l'histoire. Fer pur est mou (plus doux que l'aluminium ), mais est impossible ?? obtenir par la fusion. Le mat??riau est sensiblement durci et renforc?? par des impuret??s provenant du proc??d?? de fusion, tels que le carbone . Une certaine proportion de carbone (entre 0,002% et 2,1%) produit en acier , qui peut ??tre jusqu'?? 1000 fois plus dur que le fer pur. M??tal de fer brut est produit en hauts fourneaux, o?? le minerai est r??duit par ?? coke la fonte brute, qui a une teneur ??lev??e en carbone. D'autres am??liorations avec de l'oxyg??ne r??duit la teneur en carbone ?? la proportion appropri??e pour fabriquer de l'acier. Aciers et faible teneur en fer de carbone alliages avec d'autres m??taux ( aciers alli??s) sont de loin les m??taux les plus communs dans l'utilisation industrielle, en raison de leur grande vari??t?? de propri??t??s souhaitables et l'abondance de fer.

Compos??s chimiques fer, qui comprennent des compos??s ferreux et ferriques, ont de nombreux usages. L'oxyde de fer m??lang?? avec de la poudre d'aluminium peut ??tre allum?? pour cr??er une r??action aluminothermique, utilis?? dans la soudure et de purification des minerais. Il forme des compos??s binaires avec les halog??nes et le chalcog??nes. Parmi les compos??s organom??talliques est ferroc??ne, le premier Compos?? sandwich d??couvert.

Le fer joue un r??le important en biologie , en formant des complexes avec l'oxyg??ne mol??culaire en h??moglobine et myoglobine; Ces deux compos??s sont communs transport de l'oxyg??ne des prot??ines chez les vert??br??s. Le fer est ??galement le m??tal utilis?? dans le site actif de nombreuses et importantes enzymes redox traitant la respiration cellulaire et de l'oxydation et de r??duction dans les plantes et les animaux.

Caract??ristiques

Propri??t??s m??caniques

Les propri??t??s m??caniques du fer et de ses alliages peuvent ??tre ??valu??es en utilisant une vari??t?? de tests, y compris la Essai Brinell, Rockwell test et le Essai de duret?? Vickers. Les donn??es sur le fer est si coh??rente qu'elle est souvent utilis??e pour calibrer les mesures ou pour comparer les tests. Cependant, les propri??t??s m??caniques de fer sont significativement affect??e par la puret?? de l'??chantillon: la recherche pure ?? usage monocristaux de fer sont en fait plus doux que l'aluminium et le fer produit industriellement pur (99,99%) a une duret?? de 20-30 Brinell. Une augmentation de la teneur en carbone du fer initialement causer une augmentation correspondante importante de la duret?? du fer et de r??sistance ?? la traction. Duret?? maximale de la R 65 _c est obtenue avec une teneur en carbone de 0,6%, bien que cela produit un m??tal ayant une faible r??sistance ?? la traction.

Diagramme et allotropes phase

Fer repr??sente un exemple de allotropie dans un m??tal. Il existe au moins quatre formes allotropiques de fer, appel??s α, γ, δ, et ε; ?? des pressions tr??s ??lev??es, des preuves exp??rimentales controvers??e existe pour une phase β stable ?? tr??s hautes pressions et temp??ratures.

Basse pression diagramme de phase du fer pur

Comme le fer en fusion se refroidit, il cristallise ?? 1538 ?? C dans sa forme allotropique de δ, qui a un cubique centr?? (bcc) structure cristalline. Comme il se refroidit davantage son structure cristalline se transforme en cubique ?? faces centr??es (cfc) ?? 1394 ?? C, quand on sait que γ-fer, ou aust??nite. A 912 ?? C la structure cristalline cubique centr??e redevient comme α-fer, ou ferrite, est form??, et au 770 ?? C (la Point de Curie, T _c) fer devient magn??tique . Comme le fer passe par la temp??rature de Curie n'y a pas de changement dans la structure cristalline, mais il ya un changement dans "Structure de domaine", o?? chaque domaine contient des atomes de fer avec un spin ??lectronique particulier. Dans fer non magn??tis??, tous les spins ??lectroniques des atomes ?? l'int??rieur d'un domaine sont dans la m??me direction; les domaines voisins pointent dans des directions diff??rentes et donc annulent. Dans le fer aimant??, les spins ??lectroniques de tous les domaines sont align??s, de sorte que les effets magn??tiques des domaines voisins renforcent mutuellement. Bien que chaque domaine contient des milliards d'atomes, ils sont tr??s petits, environ 10 microm??tres de diam??tre. A des pressions sup??rieures ?? environ 10 GPa et des temp??ratures de quelques centaines de kelvin ou moins, modifications α-fer dans un (hcp) structure hexagonale emball??s gros, qui est ??galement connu comme fer ε; la plus haute temp??rature γ phase change ??galement en fer ε, mais le fait ?? une pression plus ??lev??e. Le β phase, si elle existe, semblent ?? des pressions d'au moins 50 GPa et des temp??ratures d'au moins 1 500 K; il a ??t?? pens?? pour avoir un orthorhombique ou une structure ?? double hcp.

Le fer est de plus grande importance lorsqu'il est m??lang?? avec certains autres m??taux et avec le carbone pour former des aciers. Il existe de nombreux types d'aciers, le tout avec des propri??t??s diff??rentes, et une compr??hension des propri??t??s de la allotropes de fer est essentiel ?? la fabrication d'aciers de qualit?? bonne.

α-fer, ??galement connu sous le nom de ferrite, est la forme la plus stable de fer ?? des temp??ratures normales. Ce est un m??tal assez mou qui peut dissoudre seulement une petite concentration de carbone (pas plus de 0,021% en masse ?? 910 ?? C).

Au-dessus de 912 ?? C et jusqu'?? 1400 ?? α-fer subit un C transition de phase de la configuration de bcc fcc de γ-fer, appel??e aussi aust??nite. Ce est tout aussi douce et m??tallique, mais peut dissoudre beaucoup plus de carbone (autant que 2,04% en masse ?? 1 146 ?? C). Cette forme de fer est utilis?? dans le type de en acier inoxydable utilis?? pour la fabrication des ??quipements couverts, et de l'h??pital et des services alimentaires.

Les phases de haute pression de fer sont importantes en tant que mod??les termes extr??mes pour les parties solides de noyaux plan??taires. Le noyau interne de la Terre est g??n??ralement suppos??e ??tre constitu??e essentiellement d'un fer nickel allier avec ε (ou β) structure.

Le point de fusion du fer est exp??rimentalement bien d??fini pour des pressions jusqu'?? environ 50 GPa. Pour des pressions plus ??lev??es, diff??rentes ??tudes ont plac?? le γ-ε-liquide Triple Point ?? des pressions diff??rentes par des dizaines de gigapascals et donn?? des diff??rences de plus de 1000 K pour le point de fusion. En g??n??ral, simulations dynamiques mol??culaires informatiques des exp??riences de fusion de fer et d'ondes de choc indiquent des points de fusion plus ??lev??s et une pente plus raide de la courbe de fusion que des exp??riences effectu??es dans statiques cellules ?? enclumes de diamant.

Isotopes

Fer naturel se compose de quatre stables isotopes : 5,845% de ⁵⁴ Fe, 91,754% des ⁵⁶ Fe, 2,119% de ⁵⁷ Fe et 0,282% de ⁵⁸ Fe. Parmi ces isotopes stables, seulement ⁵⁷ Fe a un nucl??aire spin (-1/2). Le nucl??ide ⁵⁴ Fe est pr??vu de subir la double d??sint??gration b??ta, mais ce processus ne avait jamais ??t?? observ?? exp??rimentalement pour ces noyaux, et seule la limite inf??rieure de la demi-vie a ??t?? ??tablie: t _1/2> 3,1 ?? 10 ²² ans.

⁶⁰ Fe est un radionucl??ide ??teint de longue demi-vie (2,6 millions d'ann??es). Il ne est pas trouv?? sur la Terre, mais son produit de d??sint??gration ultime est le nucl??ide stable nickel-60.

Une grande partie des travaux ant??rieurs sur la mesure de la composition isotopique de Fe a mis l'accent sur la d??termination de ⁶⁰ Fe variations dues ?? des processus d'accompagnement nucl??osynth??se (c.-??- ??tudes m??t??orites) et la formation des minerais. En revanche de la derni??re d??cennie, les progr??s de la spectrom??trie de masse de la technologie ont permis la d??tection et la quantification des minutes, les variations dans les rapports des naturelle des isotopes stables de fer. Une grande partie de ce travail a ??t?? entra??n??e par le Terre et communaut??s scientifiques plan??taires, bien que les applications aux syst??mes biologiques et industrielles commencent ?? ??merger.

L'isotope le plus abondant de fer ⁵⁶ Fe est d'un int??r??t particulier pour les scientifiques nucl??aires, car elle repr??sente le param??tre le plus commun de la nucl??osynth??se. Il est souvent cit??, ?? tort, que l'isotope de la plus haute ??nergie de liaison, une distinction qui appartient en fait ?? nickel-62. Depuis ⁵⁶ Ni est facilement produit ?? partir de noyaux plus l??gers dans le processus d'alpha dans r??actions nucl??aires dans les supernovae (voir processus de gravure de silicium), le nickel-56 (14 des particules alpha) est le point de terminaison de cha??nes de fusion ?? l'int??rieur ??toiles extr??mement massives, depuis plus d'une autre particule alpha entra??nerait zinc-60, ce qui n??cessite beaucoup plus d'??nergie. Ce nickel-56, qui a une demi-vie d'environ six jours, se fait donc en quantit?? dans ces ??toiles, mais se d??sint??gre rapidement par deux les ??missions de positrons successives ?? l'int??rieur des produits de d??sint??gration supernova dans le reste de supernova nuage de gaz, d'abord pour le cobalt-56 radioactif, puis stable fer-56. Ce dernier nucl??ide est donc commune dans l'univers, stable par rapport aux autres m??taux ayant approximativement la m??me poids atomique.

Dans les phases des m??t??orites Semarkona et Kut Chervony une corr??lation entre la concentration de ⁶⁰ Ni, le produit de filiation de ⁶⁰ Fe, et l'abondance des isotopes stables de fer n'a pu ??tre trouv??e, qui est la preuve de l'existence de ⁶⁰ Fe au moment de la formation du syst??me solaire. Peut-??tre l'??nergie lib??r??e par la d??sint??gration de ⁶⁰ Fe a contribu??, avec l'??nergie lib??r??e par la d??sint??gration du radionucl??ide ²⁶ Al, ?? la refonte et diff??renciation des ast??ro??des apr??s leur formation il ya 4,6 milliards d'ann??es. L'abondance de ⁶⁰ Ni pr??sent dans mat??riau extraterrestre peut ??galement fournir d'autres renseignements sur l'origine du syst??me solaire et de son histoire au d??but.

Noyaux des atomes de fer ont certains des ??nergies de liaison plus ??lev??es par nucl??on, d??pass?? seulement par le isotope de nickel Ni ^62. Ce est form??e par la fusion nucl??aire dans les ??toiles. Bien qu'un gain suppl??mentaire d'??nergie minuscule pourrait ??tre extrait en synth??tisant ⁶² Ni, les conditions dans les ??toiles ne sont pas adapt??s pour ce processus ?? privil??gier. Distribution des ??l??ments sur la Terre favorise grandement fer sur le nickel, et aussi sans doute dans la production de l'??l??ment supernova.

Fer-56 est le plus lourd isotope stable produit par le proc??d?? en alpha nucl??osynth??se stellaire; ??l??ments plus lourds que le fer et le nickel n??cessitent une supernova pour leur formation. Le fer est l'??l??ment le plus abondant dans le c??ur de g??antes rouges , et est le m??tal le plus abondant dans m??t??orites de fer et dans le m??tal dense noyaux des plan??tes telles que la Terre .

Nucl??osynth??se

Fer est cr???? par une tr??s grande extr??mement chaud (plus de 2,5 milliards kelvin), les ??toiles ?? travers le processus de gravure de silicium. Ce est l'??l??ment le plus lourd stable pour ??tre produit de cette mani??re. Le processus commence par le deuxi??me noyau stable cr????e par la combustion de silicium, qui est le calcium. Un noyau stable de calcium fusionne avec un noyau d'h??lium, cr??ant titane instable. Avant de se d??sint??gre le titane, il peut fusionner avec un autre noyau d'h??lium, la cr??ation de chrome instable. Avant de se d??sint??gre chrome, il peut fusionner avec un autre noyau d'h??lium, cr??ant fer instable. Avant de se d??sint??gre le fer, il peut fusionner avec un autre noyau d'h??lium, cr??ant instable nickel-56. Toute autre fusion de nickel-56 consomme de l'??nergie au lieu de produire de l'??nergie, donc apr??s la production de nickel-56, l'??toile ne produit pas l'??nergie n??cessaire pour maintenir le noyau de se effondrer. Finalement, le nickel-56 se d??sint??gre en instables cobalt-56, qui ?? son tour se d??sint??gre ?? stable fer-56. Lorsque le noyau de l'??toile se effondre, il cr??e une supernova . Supernovae cr??ent aussi d'autres formes de fer stable via le r-processus.

Occurrence

Occurrence plan??taire

m??t??orites de fer de composition analogue du noyau interne et externe de la Terre

Le fer est le sixi??me plus ??l??ment abondant dans le Univers , et le plus commun El??ment r??fractaire. Il est form?? en tant que la derni??re ??tape exothermique de nucl??osynth??se stellaire, par fusion de silicium dans les ??toiles massives.

M??tallique ou fer natif est rarement trouv?? sur la surface de la Terre car il a tendance ?? se oxyder, mais ses oxydes sont omnipr??sentes et repr??sentent les minerais primaires. Se il repr??sente environ 5% de la cro??te terrestre , ?? la fois celle de la Terre int??rieure et noyau externe sont jug??es largement constitu?? d'un fer nickel alliage constituant 35% de la masse de la Terre dans son ensemble. Fer est donc l'??l??ment le plus abondant sur Terre, mais seulement le quatri??me ??l??ment le plus abondant dans la cro??te terrestre. La majeure partie du fer dans la cro??te se trouve combin?? avec de l'oxyg??ne en tant que minerais d'oxyde de fer tels que h??matite et magn??tite. Les grands gisements de fer se trouvent dans formations de fer ruban??es. Ces formations g??ologiques sont un type de roche constitu??e de couches minces r??p??t??es de les oxydes de fer, soit la magn??tite (Fe ₃ O ₄₎ ou h??matite (Fe ₂ O _3), en alternance avec des bandes de pauvre en fer schiste et chert. Les formations de fer ruban??es ont ??t?? fix??es dans le temps entre 3700 il ya des millions d'ann??es et 1800 il ya des millions d'ann??es

Environ 1 20 m??t??orites sont compos??s des min??raux uniques fer-nickel taenite (35-80% de fer) et kamacite (90-95% de fer). Bien que rare, m??t??orites de fer sont la principale forme de fer m??tallique naturelle sur la surface de la Terre. Il a ??t?? prouv?? par Spectroscopie M??ssbauer que la couleur rouge de la surface de Mars est d??riv?? d'un oxyde de fer riche r??golite.

Stocks en usage dans la soci??t??

Selon le International des ressources du Groupe sp??cial Stocks de m??taux dans les rapport de la Soci??t??, par habitant stock mondial du fer en usage dans la soci??t?? est de 2200 kg. Beaucoup de ceci est dans les pays les plus d??velopp??s (de 7000 ?? 14000 kg par habitant) plut??t que les pays les moins avanc??s (2000 kg par habitant).

Chimie et compos??s

Fer forme des compos??s principalement dans les deux et trois ??tats d'oxydation . Traditionnellement, les compos??s de fer (II) sont appel??s ferreux, le fer et les compos??s (III) ferrique. Fer se produit ??galement dans des ??tats d'oxydation plus ??lev??s, un exemple ??tant la pourpre ferrate de potassium (K ₂ FeO ₄₎ qui contient du fer ?? l'??tat d'oxydation +6. Fer ?? repasser (IV) est un interm??diaire commun dans de nombreuses r??actions d'oxydation biochimique. Nombreux compos??s organom??talliques contiennent les ??tats d'oxydation formels de 1, 0, -1, -2 ou m??me. Les ??tats d'oxydation et d'autres propri??t??s de liaison sont souvent ??valu??s en utilisant la technique de Spectroscopie M??ssbauer. Il ya aussi beaucoup compos??s de valence mixtes contenant ?? la fois du fer (II) et de fer (III), tels que des centres magn??tite et Bleu de Prusse (Fe ₄ (Fe [CN] _{6) 3).} Celui-ci est utilis?? comme traditionnel "bleu" dans les plans.

Hydrat?? de fer (III) chlorure , ??galement connu comme le chlorure ferrique

Les compos??s de fer produites sur la plus grande ??chelle dans l'industrie sont sulfate de fer (II) (FeSO ₄ ?? 7 H ₂ O) et de fer (III) chlorure (FeCl _3). Le premier est l'une des sources de fer (II) les plus facilement accessibles, mais est moins stable ?? l'oxydation a??rienne de Le sel de Mohr ((NH _{4) 2} Fe (SO _{4) 2} ?? 6H ₂ O). De fer (II) les compos??s ont tendance ?? ??tre oxyd?? en fer (III) des compos??s dans l'air.

Contrairement ?? de nombreux autres m??taux, le fer ne fait pas les amalgames au mercure. En cons??quence, le mercure est n??goci?? sur 76 flacons normalis??s de livres (34 kg) en fer.

Compos??s binaires

Fer r??agit avec l'oxyg??ne dans l'air pour former divers des compos??s d'oxyde et hydroxyde; les plus courants sont fer (, III II) oxyde (Fe ₃ O _4), et fer (III) oxyde (Fe ₂ O _3). Fer (II) oxyde existe ??galement, mais il est instable ?? temp??rature ambiante. Ces oxydes sont les principaux minerais pour la production de fer (voir bloomery et du haut fourneau). Ils sont ??galement utilis??s dans la production de ferrites, utile supports magn??tiques de stockage dans les ordinateurs, et des pigments. Le sulfure le plus connu est la pyrite de fer (FeS _2), aussi connu comme l'or des fous en raison de son lustre dor??.

Les halog??nures ferreux et ferriques binaires sont bien connus, ?? l'exception de l'iodure ferrique. Les halog??nures ferreux se pr??sentent typiquement de traitement des m??taux de fer avec l'acide halog??ne binaire correspondant pour donner les sels hydrat??s correspondants.

Fe 2 + HX → FeX ₂ + H ₂

Fer r??agit avec le fluor, le chlore, le brome et de donner les halog??nures ferriques correspondants, le chlorure ferrique ??tant les plus courantes:

2 Fe + 3 X ₂ → 2 FeX ₃ (X = F, Cl, Br)

compos??s de coordination et organom??talliques

Bleu de Prusse

Plusieurs complexes de cyanure sont connus. L'exemple le plus c??l??bre est Bleu de Prusse, (Fe ₄ (Fe [CN] _{6 3)).} Ferricyanure de potassium et ferrocyanure de potassium sont ??galement connus; la formation du bleu de Prusse lors de la r??action avec le fer (II) et de fer (III) forme respectivement la base d'un test ??humide?? chimique. Bleu de Prusse est aussi utilis?? comme un antidote pour le thallium radioactif et le c??sium empoisonnement. Bleu de Prusse peut ??tre utilis??e dans une buanderie bleuissement de corriger la teinte jaun??tre laiss?? par les sels ferreux dans l'eau.

Ferrocene

Plusieurs compos??s carbonyles de fer sont connues. Le fer de premier (0) compos?? est pentacarbonyle de fer, Fe (CO) _5, qui est utilis?? pour produire poudre de fer carbonyle, une forme hautement r??active de fer m??tallique. Thermolyse de pentacarbonyle de fer donne le cluster trinucl??aire, dod??cacarbonyle trifer. Le r??actif de Collman, tetracarbonylferrate disodique, est un r??actif utile pour la chimie organique; il contient du fer ?? l'??tat d'oxydation -2. Cyclopentadi??nylfer dicarbonyle dim??re contient du fer ?? l'??tat d'oxydation +1 rare.

Ferrocene est un complexe extr??mement stable. La premi??re compos?? sandwich, il contient un fer (II) centre de deux ligands cyclopentadi??nyle li??s par les dix atomes de carbone. Cet arrangement ??tait une nouveaut?? choquant quand il a ??t?? d??couvert, mais la d??couverte de ferroc??ne a conduit ?? une nouvelle branche de la chimie organom??tallique. Ferrocene lui-m??me peut ??tre utilis?? comme l'??pine dorsale d'un ligand, par exemple, dppf. Ferrocene lui-m??me peut ??tre oxyd?? en le cation ferroc??nium (Fc ^+); le couple ferroc??ne / ferroc??nium est souvent utilis?? comme une r??f??rence en ??lectrochimie.

Histoire

Fer forg??

Le symbole pour Mars a ??t?? utilis?? depuis l'antiquit?? pour repr??senter fer.

Le Delhi colonne de fer est un exemple de l'extraction et de la transformation du fer m??thodologies de l'Inde. Le pilier de fer ?? Delhi a r??sist?? ?? la corrosion pour les 1600 derni??res ann??es.

Les objets en fer de grand ??ge sont beaucoup plus rares que les objets en or ou en argent en raison de la facilit?? de la corrosion du fer. Perles en fulgurante fer dans BC 3500 ou plus t??t ont ??t?? trouv??s dans Gerzah, Egypte par GA Wainwright. Les perles contiennent 7,5% de nickel, qui est une signature d'origine m??t??orique depuis fer trouv?? dans la cro??te de la Terre a tr??s peu ou pas de teneur en nickel. Fer m??t??orique a ??t?? tr??s appr??ci?? en raison de son origine dans les cieux et a ??t?? souvent utilis?? pour forger des armes et des outils ou des sp??cimens entiers plac??s dans les ??glises. Articles qui ont ??t?? susceptibles de fer par les Egyptiens datent de 2500 ?? 3000 av. Fer avait un net avantage sur le bronze en instruments de guerre. Ce ??tait beaucoup plus difficile et plus durable que le bronze, bien que sensible ?? la rouille. Cependant, ce est contest??e. Hittitologue Trevor Bryce fait valoir que, avant les techniques de travail du fer avanc??es ont ??t?? d??velopp??s en Inde , les armes de fer m??t??oritiques utilis??s par les premiers m??sopotamiens arm??es avaient tendance ?? se briser en combat, en raison de leur haute teneur en carbone.

La premi??re production de fer a d??but?? en l' Age du Bronze Moyen , mais il a fallu plusieurs si??cles avant fer d??plac??es bronze. Des ??chantillons de fer fondu de Asmar, la M??sopotamie et Tall Chagar Bazar dans le nord de la Syrie ont ??t?? faites autrefois entre 2700 et 3000 avant JC. Le Hittites semblent ??tre le premier ?? comprendre la production de fer de ses minerais et consid??rent qu'il est tr??s dans leur soci??t??. Ils ont commenc?? ?? fondre le fer entre 1500 et 1200 avant JC et la pratique propagation au reste du Proche-Orient apr??s leur empire est tomb?? en 1180 en Colombie-Britannique. La p??riode suivante est appel?? Age du Fer . la fonte du fer, et donc l'??ge du fer, atteint Europe ?? deux cent ans plus tard et sont arriv??s dans le Zimbabwe , l'Afrique par le 8??me si??cle. En Chine, le fer ne appara??t que vers 700-500 av. la fonte du fer peut avoir ??t?? introduit en Chine par l'Asie centrale. La premi??re preuve de l'utilisation d'un haut-fourneau en Chine remonte au 1er si??cle de notre ??re, et cubilots ont ??t?? utilis??s d??s d??s le P??riode des Royaumes combattants (403-221 avant JC). Utilisation de l'explosion et cubilot est rest??e g??n??ralis??e pendant les chansons et Tang dynasties .

Artefacts de fer fondu se produisent dans L'Inde de 1800 ?? 1200 avant JC, et dans le Levant d'environ 1500 avant JC (sugg??rant fusion dans Anatolie ou de la Caucase).

Le Livre de la Gen??se, quatri??me chapitre, verset 22 contient la premi??re mention de fer dans l' Ancien Testament de la Bible ; "Tubal-Ca??n, un instructeur de chaque airain et de fer." D'autres versets font allusion ?? l'exploitation du fer (Job 28: 2), le fer utilis?? comme un stylet (Job 19:24), four (Deut??ronome 04:20), chars (Josu?? 17:16), ongles (I Chron. 22: 3) , scies et axes (II Sam 12:31.), et ustensiles de cuisine (Ez??chiel 4: 3). Le m??tal est ??galement mentionn?? dans le Nouveau Testament , par exemple dans Actes chapitre 12 verset 10, ??[Peter pass?? ?? travers] la porte de fer qui m??ne ?? la ville" d'Antioche.

Fer travail a ??t?? pr??sent?? ?? la Gr??ce ?? la fin du 11e si??cle av. La propagation de la sid??rurgie en Europe centrale et de l'Ouest est associ??e ?? L'expansion celtique. Selon Pline le, l'utilisation de fer Elder ??tait commune dans le Roman ??poque. La production annuelle de fer de l' Empire romain est estim?? ?? 84 750 t, tandis que le similaire peupl?? Han Chine a produit environ 5000 t.

Au cours de la r??volution industrielle en Grande-Bretagne, Henry Cort a commenc?? affiner fer de fonte ?? fer forg?? (ou barre de fer) en utilisant les syst??mes de production innovants. En 1783, il fait breveter le processus de raffinage du minerai de fer la formation de flaques. Il a ensuite ??t?? am??lior?? par d'autres, y compris Joseph Hall.

Fonte

Fonte a ??t?? la premi??re fois en Chine au cours 5??me si??cle avant JC, mais ne ??tait gu??re en Europe jusqu'?? la p??riode m??di??vale. Le plus t??t objets en fonte ont ??t?? d??couverts par les arch??ologues dans ce qui est maintenant moderne Luhe County, Jiangsu en Chine. Fonte a ??t?? utilis??e dans la Chine ancienne ?? la guerre, de l'agriculture, et de l'architecture. Au cours de la m??di??vale p??riode, des moyens ont ??t?? trouv??s en Europe de produire du fer forg?? en fonte (dans ce contexte appel?? fonte) ?? l'aide parure forge. Pour tous ces processus, charbon a ??t?? n??cessaire comme combustible.

Coalbrookdale by Night, 1801. Les hauts fourneaux allume la ville de fabrication de fer Coalbrookdale.

M??di??val hauts fourneaux ??taient environ 10 pieds (3,0 m) de haut et fait de briques r??fractaires; air forc?? est g??n??ralement fourni par un soufflet ?? main. Hauts fourneaux modernes ont augment?? beaucoup plus grand.

En 1709, Abraham Darby a ??tabli un coke de haut fourneau pour produire fonte. La disponibilit?? du fer qui a suivi peu co??teux ??tait l'un des facteurs conduisant ?? la r??volution industrielle. Vers la fin du 18??me si??cle, la fonte a commenc?? ?? remplacer fer forg?? ?? certaines fins, parce que ce ??tait moins cher. La teneur en carbone en fer n'a pas ??t?? impliqu?? comme la raison des diff??rences dans les propri??t??s de fer forg??, fonte et acier jusqu'?? ce que le 18??me si??cle.

Comme le fer devenait moins cher et plus abondant, il est ??galement devenu un mat??riau structurel majeur suite ?? la construction de la innovante premier pont de fer en 1778.

Acier

Steel (avec teneur en carbone plus faible que la fonte brute, mais plus de fer forg??) a ??t?? produit dans l'Antiquit?? en utilisant un bloomery. Forgerons dans Luristan dans l'ouest de l'Iran ont ??t?? en bonne acier en 1000 av. Puis versions am??lior??es, Wootz par l'Inde et l'acier de Damas par la Chine ont ??t?? d??velopp??s autour de 300 avant JC et 500 apr??s JC, respectivement. Ces m??thodes ont ??t?? sp??cialis??s, et ainsi de l'acier ne est pas devenu un produit important jusqu'?? ce que les ann??es 1850.

Nouvelles m??thodes de production par barres de carburation du fer dans le processus de cimentation ont ??t?? con??ues dans le 17e si??cle de notre ??re. Dans la r??volution industrielle , de nouvelles m??thodes de production de fer en barre sans charbon ont ??t?? con??us et ceux-ci ont ensuite ??t?? appliqu??s ?? produire de l'acier. ?? la fin des ann??es 1850, Henry Bessemer a invent?? un nouveau proc??d?? de fabrication de l'acier, impliquant souffler de l'air gr??ce ?? la fonte liquide, pour produire de l'acier doux. Cet acier fait beaucoup plus ??conomique, ce qui conduit ?? en fer forg?? ne est plus produite.

Fondements de la chimie moderne

Antoine Lavoisier utilis?? la r??action de la vapeur d'eau avec du fer m??tallique ?? l'int??rieur d'un tube de fer incandescence pour produire de l'hydrog??ne dans ses exp??riences menant ?? la d??monstration de la conservation de la masse. Oxydation ana??robie de fer ?? haute temp??rature peut ??tre sch??matiquement repr??sent??e par les r??actions suivantes:

Fe + H ₂ O → FeO + H ₂

2 Fe + 3 H ₂ O → Fe ₂ O ₃ + 3 H ₂

3 Fe + 4 H ₂ O → Fe ₃ O ₄ + 4 H ₂

La production industrielle

La production de fer ou d'acier est un proc??d?? comprenant deux ??tapes principales, ?? moins que le produit d??sir?? est en fonte. La premi??re ??tape est de produire de la fonte dans un haut-fourneau. En variante, il peut ??tre directement r??duit. La seconde est de faire en fer forg?? ou en acier de fonte par un autre processus.

Le processus d'affinage de la fonte le minerai de fer pour faire fer forg?? ?? partir de la fonte, avec la bonne illustration afficher hommes travaillant un haut fourneau, de l'encyclop??die Tiangong Kaiwu, publi?? en 1637 par Song Yingxing.

Comment fer a ??t?? extrait dans le 19??me si??cle

Pour quelques fins limit??es comme noyaux d'??lectro-aimants, le fer pur est produit par ??lectrolyse d'une une solution de sulfate ferreux

Haut fourneau

Quatre-vingt dix pour cent de toutes les mines de m??tal minerais est pour l'extraction du fer. Industriellement, la production de fer implique minerais de fer, principalement h??matite (nominalement Fe ₂ O ₃₎ et la magn??tite (Fe ₃ O ₄₎ dans un r??action carbothermique (r??duction avec du carbone) dans un haut fourneau ?? des temp??ratures d'environ 2000 ?? C. Dans un haut fourneau, le minerai de fer, de carbone sous forme de coke, et un flux tel que calcaire (qui est utilis?? pour ??liminer les impuret??s de dioxyde de silicium dans le minerai qui autrement obstruer le four avec un mat??riau solide) sont introduits dans la partie sup??rieure du four, tandis qu'une explosion massive de chauffe de l'air , ?? environ 4 tonnes par tonne de fer, est forc??e dans le four en bas.

Dans le four, le coke r??agit avec l'oxyg??ne dans le jet d'air pour produire du monoxyde de carbone :

2 C + O ₂ → 2 CO

Le monoxyde de carbone r??duit le minerai de fer (dans le ??quation chimique ci-dessous, h??matite) de fer en fusion, devient du dioxyde de carbone dans le proc??d??:

Fe ₂ O ₃ + CO 3 → 2 Fe + 3 CO ₂

Certains fer dans la r??gion de haute temp??rature inf??rieure du four r??agit directement avec le coke:

2 Fe ₂ O ₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO ₂

Le flux est pr??sente pour faire fondre les impuret??s dans le minerai, principalement du dioxyde de silicium sable et autres silicates. Flux communs incluent le calcaire (principalement de carbonate de calcium ) et dolomie (carbonate de calcium et de magn??sium). D'autres flux peuvent ??tre utilis??s en fonction des impuret??s qui doivent ??tre pr??sente dans le minerai. Dans la chaleur du four du flux de calcaire se d??compose pour oxyde de calcium (??galement connu sous le nom de chaux vive):

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

Ensuite, l'oxyde de calcium se combine avec du dioxyde de silicium pour former un liquide scories.

SiO ₂ + CaO → _CaSiO3

Le laitier fondu dans la chaleur du four. Dans le fond du four, le laitier fondu flotte ?? la surface du fer fondu plus dense, et des ouvertures dans le c??t?? du four est ouverte pour faire sortir de la fonte et le laitier s??par??ment. Le fer ?? repasser, une fois refroidi, est appel??e la fonte brute, alors que le laitier peut ??tre utilis?? comme un mat??riau en la construction de routes ou pour am??liorer les sols min??raux pauvres pour l'agriculture

Cet amas de boulettes de minerai de fer sera utilis?? dans la production d'acier.

La r??duction du fer direct

Depuis coke est de plus en plus r??glement?? en raison de pr??occupations environnementales, d'autres m??thodes de traitement du fer ont ??t?? d??velopp??s. L'un d'eux est connu comme la r??duction du fer directe. Il r??duit le minerai de fer ?? une substance en poudre appel?? ??ponge de fer ou "directe fer", qui est appropri?? pour la production d'acier. Il ya deux principales r??actions qui se passent dans le processus de r??duction directe:

Le gaz naturel est partiellement oxyd??e (avec la chaleur et d'un catalyseur):

2 CH ₄ + O ₂ → 2 CO + 4 H ₂

Ces gaz sont ensuite trait??s avec du minerai de fer dans un four, la production de mousse de fer solide:

Fe ₂ O ₃ + 2 CO + H ₂ → 2 Fe + CO ₂ + H 2 O ₂

La silice est ??limin??e par l'addition d'un flux, ce est-calcaire, plus tard.

D'autres proc??d??s

Diagramme de phase fer-carbone, divers stable formation d'une solution solide

Gueuses est pas le fer pur, mais a 5.4% de carbone dissous dans le avec de petites quantit??s d'autres impuret??s telles que le soufre, le magn??sium, le phosphore et le mangan??se. Comme le carbone est l'impuret?? majeure, le fer (fonte) devient cassant et dur. Cette forme de fer, aussi connu comme la fonte, est utilis?? pour couler des articles en fonderies comme les cuisini??res, des tuyaux, des radiateurs, des lampadaires et des rails.

Alternativement fonte peut ??tre transform?? en (avec jusqu'?? environ 2% de carbone) ou en fer forg?? (fer commercialement pur) acier. Divers proc??d??s ont ??t?? utilis??s ?? cet effet, y compris forges de parure, fours ?? puddler, Convertisseurs Bessemer, fours Martin, fours ?? oxyg??ne de base, et fours ?? arc ??lectrique. Dans tous les cas, l'objectif consiste ?? oxyder une partie ou la totalit?? du carbone, ainsi que d'autres impuret??s. En revanche, d'autres m??taux peuvent ??tre ajout??s pour rendre les aciers alli??s.

La duret?? de l'acier d??pend de sa teneur en carbone: plus le pourcentage de carbone est ??lev??, plus la duret?? et la mall??abilit?? de la moindre. Les propri??t??s de l'acier peuvent ??galement ??tre modifi??s par plusieurs m??thodes.

Le recuit comprend le chauffage d'une pi??ce d'acier ?? 700-800 ?? C pendant plusieurs heures et ensuite un refroidissement progressif. Il rend l'acier plus doux et plus viable.

Steel ne se endurcisse par travail ?? froid. Le m??tal est pli?? ou martel?? dans sa forme d??finitive ?? une temp??rature relativement fra??che. Forgeage ?? froid est l'estampage d'une pi??ce d'acier en forme par une presse lourde. Cl??s sont g??n??ralement fabriqu??s par forgeage ?? froid. Laminage à froid, qui consiste à fabriquer une feuille mince mais plus difficile, et étirage à froid, ce qui rend un fil plus mince mais plus fort, sont deux autres méthodes de travail à froid. Pour durcir l'acier, il est chauffé à rouge et ensuite refroidi par trempe dans l'eau. Il devient de plus en plus fragile. Si elle est trop durci, il est ensuite chauffé à une température requise et on laisse refroidir. L'acier ainsi formé est moins fragile.

Le traitement thermique est une autre façon de durcir l'acier. L'acier est chauffé au rouge, puis refroidi rapidement. Les molécules de carbure de fer sont décomposés par la chaleur, mais ne pas avoir le temps de réformer. Depuis les atomes de carbone libres sont bloqués, il rend l'acier beaucoup plus dur et plus fort qu'avant.

Parfois, à la fois ténacité et la dureté sont souhaitées. Un processus appelé cémentation peut être utilisé. L'acier est chauffé à environ 900 ° C, puis plongé dans l'huile ou de l'eau. Carbone de l'huile peut diffuser dans l'acier, ce qui rend la surface très dur. La surface se refroidit rapidement, mais l'intérieur se refroidit lentement, faisant une surface extrêmement dure et une couche intérieure imperméable et résistant.

Le fer peut être passivé en le plongeant dans un concentré acide nitrique solution. Cela forme une couche protectrice d'oxyde sur le métal, la protégeant de la corrosion.

Applications

Métallurgique

Le fer est le plus largement utilisé de tous les métaux, ce qui représente 95% de la production de métal dans le monde entier. Son faible coût et de haute résistance rendent indispensable dans les applications d'ingénierie tels que la construction de machines et de machines-outils, voitures , les coques de grands navires , et des composants structuraux pour les bâtiments. Depuis fer pur est assez doux, il est le plus souvent associé à des éléments d'alliage de l'acier.

Commercialement fer disponible est classé en fonction de la pureté et de l'abondance des additifs. Fonte a 3,5-4,5% de carbone et contient des quantités variables de contaminants tels que le soufre , de silicium et de phosphore . Cochon de fer ne sont pas un produit vendable, mais plutôt une étape intermédiaire dans la production de fonte et d'acier. La réduction des contaminants dans la fonte brute qui affectent négativement les propriétés des matériaux, tels que le soufre et le phosphore, les rendements fonte contenant 2-4% de carbone, 1-6% de silicium, et de petites quantités de manganèse . Il a un point de fusion dans la gamme de 1420-1470 K, ce qui est inférieur ou l'autre de ses deux principales composantes, et en fait le premier produit à être fondu lorsque le carbone et le fer sont chauffés ensemble. Ses propriétés mécaniques varient considérablement et dépendent de la forme prend le carbone dans l'alliage.

??Blanc?? fontes contiennent leur carbone sous la forme de cémentite, ou carbure de fer. Ce composé dur et cassant domine les propriétés mécaniques des fontes blanches, les rendant difficile, mais peu résistants aux chocs. La surface brisée d'une fonte blanche est pleine de facettes fines du carbure de fer brisée, un matériau brillant très pâle, argenté, d'où l'appellation.

En fonte grise du carbone existe, fines paillettes distinctes de graphite, et rend aussi le fragile matériau en raison des flocons de graphite à arêtes vives qui produisent le stress des sites de concentration au sein du matériau. Une nouvelle variante de fonte grise, dite fonte ductile est spécialement traitée avec des traces de magnésium pour modifier la forme de graphite à sphéroïdes, ou des nodules, réduire les concentrations de contraintes et de nettement augmenter la ténacité et la force de la matière.

Fer forgé contient moins de 0,25% de carbone, mais de grandes quantités de laitier qui lui donnent un caractère fibreux. Il est un produit malléable difficile, mais pas comme fusible que la fonte brute. Si aiguisé à un bord, il perd rapidement. Le fer forgé est caractérisée par la présence de fibres fines de scories piégées à l'intérieur du métal. Le fer forgé est plus résistant à la corrosion que l'acier. Il a été presque complètement remplacé par l'acier doux pour les produits traditionnels "en fer forgé" et la forge.

Acier doux corrode plus facilement que le fer forgé, mais est moins cher et plus largement disponible. acier au carbone contient 2,0% de carbone ou moins, avec de petites quantités de manganèse , le soufre , le phosphore et le silicium. aciers alliés contiennent des quantités de carbone variant ainsi que d'autres métaux tels que le chrome , le vanadium , le molybdène , le nickel, le tungstène , etc. Leur teneur en alliage soulève leur coût, et donc ils ne sont généralement employées pour spécialiste utilise. Un alliage d'acier commun, cependant, est acier inoxydable. développements récents dans la sidérurgie ont produit une gamme croissante des aciers microalliés, également appelé ' HSLA »ou à haute résistance, les aciers faiblement alliés, contenant de minuscules ajouts pour produire des résistances élevées et ténacité souvent spectaculaire à un coût minime .

Photon coefficient d'atténuation de masse pour le fer.

Outre les applications traditionnelles, le fer est également utilisé pour la protection contre les rayonnements ionisants. Bien qu'il soit plus léger que l'autre matériau de protection traditionnel, le plomb, il est beaucoup plus solide mécaniquement. L'atténuation d'un rayonnement en fonction de l'énergie est représenté sur le graphique.

Le principal inconvénient de fer et d'acier est que le fer pur, et la plupart de ses alliages, souffrent terriblement dela rouille si non protégé d'une certaine façon.Peinture,galvanisation,passivation, revêtement plastique etbleuissement sont tous utilisés pour protéger le fer de la rouille en excluantl'eauet de l'oxygène ou parune protection cathodique.

Les composés de fer

Bien que son rôle métallurgique est dominante en termes de montants, composés de fer sont omniprésents dans l'industrie ainsi être utilisé dans de nombreuses applications de niche. des catalyseurs de fer sont traditionnellement utilisés dans la procédé Haber-Bosch pour la production d'ammoniac et le procédé de Fischer-Tropsch pour la conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures pour carburants et lubrifiants. Poudre de fer dans un solvant acide a été utilisé dans la réduction Bechamp la réduction de nitrobenzene en aniline.

De fer (III) chlorure trouve une utilisation dans la purification de l'eau et de traitement des eaux usées, dans la teinture de tissu, comme un agent colorant dans les peintures, comme additif dans les aliments pour animaux, et comme un agent de gravure pour le cuivre dans la fabrication d' les cartes de circuits imprim??s. Elle peut également être dissous dans alcool pour former la teinture de fer. Les autres halogénures ont tendance à être limitée à des utilisations en laboratoire.

Le sulfate de fer (II) est utilisé en tant que précurseur pour d'autres composés de fer. Il est également utilisé pour réduire le chromate dans le ciment. Il est utilisé pour enrichir les aliments et traiter anémie ferriprive. Ce sont les principales utilisations. sulfate de fer (III) est utilisé pour régler les particules d'égout minutes dans de l'eau du réservoir. Fer (II) chlorure est utilisé comme agent réducteur de floculation, dans la formation de complexes de fer et des oxydes de fer magnétiques, et en réduisant Agent en synthèse organique.

R??le biologique

Le fer est abondant dans la biologie. Fer-protéines se trouvent dans tous les organismes vivants, allant de la évolutif primitive archées pour les humains. La couleur du sang est due à l'hémoglobine, une protéine contenant du fer. Comme illustré par l'hémoglobine, le fer est souvent lié à des cofacteurs, par exemple dans hemes. Le grappes fer-soufre sont omniprésents et comprennent nitrogénase, les enzymes responsables de la biologique fixation de l'azote . Théories influentes de l'évolution ont invoqué un rôle pour des sulfures de fer dans la théorie du monde fer-soufre.

Structure de Hème b, dans la protéine supplémentaireligand (s) serait attaché à Fe.

Le fer est un élément nécessaire oligo-élément trouvé dans presque tous les organismes vivants. Fer-contenant des enzymes et de protéines, contenant souvent hème groupements prosthétiques, participer à de nombreuses oxydations biologiques et dans les transports. Des exemples de protéines trouvées dans les organismes supérieurs comprennent l'hémoglobine, cytochrome (voir haut fer de valence) et catalase.

Compos??s bioinorganique

Les "plus connus et étudiés composés bioinorganiques "de fer (c.-à-composés de fer utilisées en biologie) sont les protéines de l'hème: exemples sont l'h??moglobine, la myoglobine, et le cytochrome P450. Ces composés peuvent transporter gaz, construisent des enzymes, et être utilisés dans le transfert des électrons . Métalloprotéines sont un groupe de protéines avec des ions métalliques cofacteurs. Quelques exemples de métalloprotéines de fer sont la ferritine et rubrédoxine. De nombreuses enzymes indispensables à la vie contiennent du fer, tels que la catalase, lipoxygenases, et IRE-BP.

Santé et alimentation

Le fer est omniprésente, mais des sources particulièrement riches de fer alimentaire comprennent la viande rouge, les lentilles, les haricots , la volaille , le poisson , les l??gumes feuilles, le cresson, le tofu , les pois chiches, les pois aux yeux noirs, mélasse, fortifiée du pain , et fortifiés céréales de petit déjeuner. Fer en faibles quantités se trouve dans la mélasse, le teff et farina. Fer dans la viande ( fer héminique) est plus facilement absorbé que le fer dans les légumes. Bien que certaines études suggèrent que l'hème / hémoglobine de la viande rouge a des effets qui peuvent augmenter le risque de cancer colorectal, il ya encore une certaine controverse, et même quelques études suggérant qu'il n'y a pas suffisamment de preuves pour appuyer ces revendications.

Fer fournies par des compléments alimentaires est souvent constaté que le fer (II) fumarate, bien que le sulfate de fer est moins cher et est aussi bien absorbé. Fer élémentaire, ou fer réduit, en dépit d'être absorbée à seulement un tiers-deux tierss l'efficacité (par rapport au sulfate de fer), est souvent ajouté aux aliments comme les céréales de petit déjeuner ou de la farine de blé enrichie. Le fer est le plus à la disposition du corps lorsque chélaté aux acides aminés et est également disponible pour l'utilisation comme un commun supplément de fer. Souvent, l'acide aminé choisi à cet effet est le moins cher et le plus courant acide aminé, la glycine, conduisant à "glycinate de fer" suppléments. Le apport nutritionnel recommandé (AJR) en fer varie considérablement en fonction de l'âge, le sexe, et la source de fer alimentaire (hème à base de fer a une plus grande biodisponibilité). Les nourrissons peuvent besoin de suppléments de fer si elles sont nourris au biberon de lait de vache. Les donneurs de sang et les femmes enceintes sont particulièrement à risque de faibles taux de fer et sont souvent conseillé de compléter leur apport de fer.

Absorption et le stockage

Fer acquisition pose un problème pour les organismes aérobies, parce que le fer ferrique est peu soluble près de pH neutre. Ainsi, les bactéries ont évolué de haute affinité des agents séquestrant appelés sidérophores.

Après absorption, dans les cellules , stockage du fer est soigneusement réglementé; Ne existent pas en tant que tels des ions de fer "libres". Un élément majeur de ce règlement est la protéine transferrine, qui lie les ions de fer absorbé par le duodénum et le transporte dans le sang pour les cellules. Chez les animaux, les plantes et les champignons, le fer est souvent l'ion métallique incorporé dans le complexe de l'hème. L'hème est une composante essentielle de protéines de cytochrome, qui médient les réactions d'oxydoréduction, et de l'oxygène des protéines porteuses telles que l'h??moglobine, la myoglobine, et leghémoglobine.

Fer inorganique contribue à des réactions redox amas fer-soufre de nombreuses enzymes, telles que la nitrogénase (impliqués dans la synthèse de l'ammoniac à partir d'azote et un atome d'hydrogène ) et hydrogénase. Protéines de fer non hémique comprennent la enzymes mono-oxygénase de méthane (oxyde de méthane au méthanol ), la ribonucléotide réductase (réduit ribose à désoxyribose; ADN biosynthèse), hemerythrins ( l'oxygène de transport et la fixation dans les invertébrés marins) et violet phosphatase acide ( hydrolyse de phosphate esters).

Distribution du fer est fortement réglementée dansles mammifères, en partie parce que les ions de fer ont un potentiel élevé de toxicité biologique.

Régulation de l'absorption

L'absorption de fer est étroitement régulée par le corps humain, qui n'a pas les moyens physiologiques réglementés de l'excrétion du fer. Seules de petites quantités de fer sont perdues tous les jours en raison de la muqueuse épithéliale de la peau et la desquamation cellulaire, de sorte que le contrôle des niveaux de fer est la plupart du temps en régulant l'absorption. Régulation de l'absorption du fer est altérée chez certaines personnes à la suite d'un défaut génétique qui correspond à la région du gène HLA-H sur le chromosome 6. Dans ces personnes, l'apport en fer excessif peut entraîner des troubles de surcharge en fer, tels que l'hémochromatose. Beaucoup de gens ont une prédisposition génétique à la surcharge en fer sans le savoir ou d'être au courant d'une histoire familiale du problème. Pour cette raison, il est conseillé que les gens ne prennent pas de suppléments de fer à moins qu'ils ne souffrent d' une carence en fer et ont consulté un médecin. Hémochromatose est estimé à causer la maladie entre 0,3 et 0,8% des Caucasiens.

IRM constate que le fer accumule dans lehippocampe du cerveau des personnes atteintesde la maladie d'Alzheimeret dans lasubstantia nigra avec ceux dela maladie de Parkinson.

Barrières réactives perméables

Valence zéro fer est le principal matériau réactif pourbarrières réactives perméables.

Pr??cautions

NFPA 704
1 0 1
diamant feu pour le métal de la poudre de fer

De grandes quantités de fer ingéré peuvent provoquer des niveaux excessifs de fer dans le sang. Des taux sanguins élevés de fer ferreux libre réagissent avec des peroxydes pour produire des radicaux libres, qui sont très réactives et peuvent endommager l'ADN , des protéines , des lipides et d'autres composants cellulaires. Ainsi, la toxicité du fer se produit quand il ya du fer libre dans la cellule, ce qui se produit généralement lorsque les niveaux de fer excèdent la capacité de la transferrine à lier le fer. Les dommages aux cellules du tractus gastro-intestinal peut aussi les empêcher de régulation de l'absorption du fer menant à de nouvelles hausses des taux sanguins. Fer typiquement endommage les cellules dans le coeur , le foie et ailleurs, ce qui peut entraîner des effets négatifs importants, y compris le coma, acidose métabolique, choc, insuffisance hépatique, coagulopathie, syndrome de détresse respiratoire, des dommages aux organes à long terme, et même la mort. Les êtres humains éprouvent toxicité ferreuse dessus de 20 milligrammes de fer pour chaque kilogramme de masse, et 60 milligrammes par kilogramme est considéré comme une dose létale. La surconsommation de fer, souvent le résultat d'enfants qui mangent de grandes quantités de comprimés de sulfate ferreux destinés à la consommation des adultes, est une des causes toxicologiques les plus fréquentes de décès chez les enfants de moins de six ans. Le Apports nutritionnels de référence (DRI) répertorie l'apport maximal tolérable (UL ) pour les adultes que 45 mg / jour. Pour les enfants de moins de quatorze ans l'UL est de 40 mg / jour.

La prise en charge médicale de la toxicité ferreuse est compliqué, et peut inclure l'utilisation d'un spécifiqueagent chélateur appelédéféroxamine de lier et d'expulser l'excès de fer dans le corps.