Ferro

História

Objetos de ferro foram encontrados no Egito datando de cerca de 3500 aC. Eles contêm cerca de 7,5% de níquel, o que indica que eles são de origem meteórica.

Os antigos hititas da Ásia Menor, hoje Turquia, foram os primeiros a fundir o ferro de seus minérios por volta de 1500 aC e este novo, mais forte, metal deu-lhes poder econômico e político. A Idade do Ferro tinha começado. Alguns tipos de ferro eram claramente superiores aos outros, dependendo do seu teor de carbono, embora este não foi apreciada. Alguns minério de ferro contido vanádio produzir chamado aço Damasceno, ideal para espadas.

A primeira pessoa a explicar os vários tipos de ferro foi de René-Antoine Ferchault de Réaumur que escreveu um livro sobre o assunto em 1722. Isto explicou como aço, ferro forjado, e ferro fundido, estavam a ser distinguido pela quantidade de carvão (carbono) elas continham. A revolução industrial que começou naquele mesmo século dependeu amplamente este metal.

O ferro é um metal brilhante, acinzentado que se oxida no ar úmido.

Usos

O ferro é um enigma – oxida facilmente, mas é o mais importante de todos os metais. 90% de todos os metais que são refinados hoje é o ferro.

A maioria é usada para a fabricação de aço, usadas em engenharia civil (concreto armado, vigas etc) e na fabricação.

Existem muitos tipos diferentes de aço com diferentes propriedades e utilizações. Aço carbono comum é uma liga de ferro com carbono (de 0,1% para o aço se leve a 2% para os aços de alto carbono), com pequenas quantidades de outros elementos.

As ligas de aço são aços de carbono com outros aditivos, tais como o níquel, crómio, vanádio, tungsténio e manganês. Estes são mais forte e mais resistente do que o aço carbono e têm uma enorme variedade de aplicações, incluindo pontes, postes de eletricidade, correntes de bicicleta, ferramentas e canos das espingardas de corte.

O aço inoxidável é muito resistente à corrosão. Ele contém pelo menos 10,5% de crómio. Outros metais tais como níquel, molibdénio, titânio e cobre são adicionados para melhorar a sua resistência e trabalhabilidade. Ele é usado em arquitetura, rolamentos, cutelaria, instrumentos cirúrgicos e jóias.

Ferro fundido contém 3-5% de carbono. Ele é usado para tubos, válvulas e bombas. Não é tão resistente como o aço, mas é mais barato. Imans podem ser feitas de ferro e as suas ligas e compostos.

Catalisadores de ferro são utilizados no processo para a produção de amoníaco Haber, e no processo de Fischer-Tropsch para a conversão de gás de síntese (hidrogénio e monóxido de carbono) em combustíveis líquidos.

Símbolo – Fe

Ferro

Elemento metálico de transição, prateado, maleável e dúctil.

Número atômico = 26
Configuração eletrônica: [Ar] 4s2 3d6
MA = 55,847
d = 7,87 g.cm-3
PF = 1535ºC
PE = 2750ºC.
Número de prótons / Elétrons: 26
Número de nêutrons: 30
Classificação: Metais de Transição
Densidade @ 293 K: 7,86 g / cm3
Cor: prateado.
Símbolo de Origem: A partir da palavra latina Ferrum (ferro)
Usos: aço, hemoglobina (transporta oxigênio no sangue)
Obtido a partir de: minérios de ferro

As principais fontes são os minérios hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), limonita (FeO(OH)nH2O), ilmenita (FeTiO3), siderita (FeCO3) e pirita (FeS2).

O metal é fundido em ambiente redutor em forno e depois é processado para obtenção de ferro e de vários tipos de aço.

O elemento puro tem 3 formas cristalinas: o ferro-alfa estável abaixo de 906ºC, com estrutura cúbica de corpo centrado; o ferro-gama estável entre 906ºC e 1403ºC com estrutura não magnética, cúbica de faces centradas; o ferro-delta com estrutura cúbica de corpo centrado, acima de 1403ºC.

O ferro-alfa é ferromagnético até a sua temperatura de Curie (768ºC). O elemento tem nove isótopos (números de massa de 52 a 60) e é o quarto mais abundante na crosta terrestre.

É necessário como elemento em nível de traço nos organismos vivos. Nos vertebrados existe íon de ferro na molécula de hemoglobina do sangue que faz o transporte de oxigênio dos pulmões para o tecido e do dióxido de carbono das células para os pulmões.

O corpo de uma pessoa adulta normal contem cerca de 3 gramas de ferro, a maior parte dele na hemoglobina.

O ferro é muito reativo sendo oxidado pelo ar húmido, deslocando o hidrogênio de ácidos diluídos e se combinando com elementos não metálicos. Forma sais iônicos e numerosos complexos nos estados de oxidação +2 e +3. O ferro (IV) existe no íon ferrato, FeO42-. Também forma complexos no estado de oxidação zero, por exemplo, Fe(CO)5.

Amostra de hematita vermelha, Fe2O3, usada como corante (ocre). Abundante no Brasil.

Fotografia de cristais de magnetita, Fe3O4, sobre clorita.
A magnetita é o minério com o maior teor de ferro.

Amostra de limonita ou ferro pardo, Fe2O3.nH2O.

Siderita, FeCO3, minério abundante no Brasil.

Estrutura atômica

Número de níveis de energia: 4

Primeiro Nível de energia: 2
Segundo Nível de Energia: 8
Terceiro Nível de energia: 14
Quarto Nível de energia: 2

Utilização

O ferro é o metal mais utilizado no mundo.

Ele é utilizado para produzir objetos como: cadeiras, mesas, esponja de aço, carroceria e rodas de automóveis, pontes, edifícios, panelas, pregos, parafusos, ferramentas em geral, entre tantos outros. Todos os objetos citados ou são construídos de ferro, ou possuem ferro em sua composição.

Além disso, o ferro é essencial ao organismo animal, a sua ausência pode provocar anemia.

Propriedades físicas

O ferro é um metal prateado-branco ou cinzento. É dúctil e maleável. Dúctil significa capaz de ser transformado em fios finos. Meios maleáveis, capazes de ser batido em folhas finas. É um dos únicos três que ocorrem naturalmente elementos magnéticos. Os outros dois são de níquel e cobalto.

Ferro tem uma resistência à tração muito alta. À tração significa que pode ser esticado sem ruptura.

Ferro também é muito viável. Trabalhabilidade é a capacidade de dobrar, rolo, martelo, corte, forma, formulário, e de outra maneira trabalhar com um metal para obtê-lo em uma forma ou espessura desejada.

O ponto de fusão de ferro puro é 1536 ° C (2797 ° F) e o seu ponto de ebulição é de cerca de 3.000 ° C (5.400 ° F). A sua densidade é de 7,87 gramas por centímetro cúbico. O ponto de fusão, ponto, e outras propriedades físicas de ligas de aço de ebulição podem ser bastante diferentes daqueles de ferro puro.

Propriedades quimicas

O ferro é um metal muito ativo. Ele prontamente se combina com o oxigênio no ar úmido. O produto desta reação, o óxido de ferro (Fe 2 O 3), é conhecido como ferrugem. Ferro também reage com a água muito quente e vapor para produzir gás de hidrogênio. Também se dissolve na maioria dos ácidos e reage com muitos outros elementos.

Ferro – Uso

Minério de Ferro

O ferro é o mais barato e o mais importante de todos os metais – importantes no sentido de que o ferro é esmagadoramente o metal mais comumente usado, sendo responsável por 95 por cento da produção de metal em todo o mundo.

Ferro é usado para a fabricação de aço e outras ligas importantes na construção e manufatura.

O ferro também é vital para o funcionamento de organismos vivos, transporte de oxigênio no sangue através da molécula de hemoglobina.

A presença do ferro é indispensável ao desenvolvimento correto de numerosas funções fisiológicas.

É um constituinte da hemoglobina (pigmento dos glóbulos vermelhos do sangue transportador do oxigênio). Ele ocupa o centro de um núcleo pirrolidínico, chamado heme. É o mesmo núcleo que se encontra ocupado pelo magnésio na molécula de clorofila, pelo cobalto na vitamina B12, pelo cromo no fator de tolerância à glucose.

Com outros constituintes protéicos, ele faz parte da mioglobina que estoca o oxigênio no músculo e dos citocromas que asseguram a respiração celular.

Ele ativa numerosas enzimas como a catalase, que assegura a degradação dos radicais livres (peróxidos) prejudiciais.

5 a 10% do ferro ingerido é absorvido a nível do duodeno e do jejuno. É a ferritina que o capta. A ferritina é uma proteína de estocagem que seqüestra o ferro e pode transformar o ferro bivalente em ferro trivalente ativo.

Uma outra molécula, proteína de transporte, a transferrina (sintetizada no fígado) vai se carregar de ferro junto a ferritina. É a transferrina que fornece o ferro aos reticulócitos, células precursoras dos glóbulos vermelhos.

A dosagem de ferritina permite avaliar o estado das reservas de ferro no organismo. Um grama de ferritina pode estocar até 8 mg de ferro!

Os valores dessas proteínas, fáceis de medir pelos laboratórios de análises biológicas, permitem avaliar o estado do organismo no que concerne ao metabolismo do ferro.

As taxas normais são de 2 a 4 g/l para a transferrina e de 50 a 250 mcg/litro para a ferritina.

A carência de ferro pode ser devida a perdas excessivas (hemorragias digestivas, hemorróidas , ulcerações digestivas, regras abundantes); à má absorção (diarréias, gastrectomia), ou ainda à ração diária insuficiente existente não somente em zonas de má nutrição (20% da população nessas regiões), mas também nos países ocidentais (erros alimentares, agentes queladores). Parecem causadas por alimentação composta de gorduras, farinhas brancas e açúcar refinado, todos pobres em ferro.

São particularmente vulneráveis as mulheres na idade de procriação (hemorragias menstruais, freqüentemente aumentadas pelo uso de diús,na gravidez — as necessidades de ferro passam de 1,8 mg por dia no primeiro trimestre a 7mg por dia no sétimo mês de gravidez).

Num estudo recente realizado na Alemanha Ocidental, sessenta e cinco por cento das pessoas examinadas e 100 % das mulheres grávidas apresentaram uma carência de ferro.

A ração diária era de 6 a 8 mg por dia enquanto que a recomendada era de 10 a 15 mg por dia.

O déficit de ferro ocasiona uma diminuição das defesas imunitárias e, portanto, de um lado, uma menor resistência às infecções, e de outro, um risco adicional de câncer por esta menor resistência,além de alteração das estruturas epiteliais.

Um estudo recente mostrou que uma grande porção de crianças com infecções rinofaríngicas freqüentes apresenta déficit de ferro. Quando se suspeita de um déficit de ferro , é necessário não se contentar com o estudo da fórmula sangüínea (a anemia por falta de ferro se caracteriza por uma microcitose, diminuição do diâmetro da he- moglobina), pois, anteriormente a estas modificações da fórmula, pode existir uma carência parcial (falta de ferro) caracterizada por uma taxa de transferrina elevada, um ferro sérico baixo e ferritinemia baixa.

Alimentação e ferro

O sangue é o alimento que mais contém ferro. Os cereais integrais são bastante ricos, mas o refino e a peneiração abaixam considerávelmente o teor de ferro (mais de 90%, por exemplo, no caso da farinha branca).

Outros alimentos ricos em ferro: espinafre, aspargo, alho porro, salsa, batatas, lentilhas, cenouras e cerejas, mas as quantidades ingeridas são geralmente insuficientes.

As gorduras são pobres em ferro. Como no caso do cromo, o açúcar, à medida que é refinado, perde ferro (6,7 mg para 100 g de melaço, 2,6 mg para 100 g de açúcar bruto, mais nada no açúcar refinado).

É pois aconselhada a absorção de ferro em medicamento, sem esquecer que certas anemias por falta de ferro podem ter sua causa na carência de cobre, que será necessário ser reajustado para melhorar as cifras de hemoglobina.

Características

O ferro é um dúctil, cinza, metal relativamente macio e é um moderadamente bom condutor de calor e eletricidade.

Ele é atraída pelos imanes e pode ser facilmente magnetizado.

O metal puro é quimicamente muito reativo e oxida rapidamente em ar úmido, formando óxidos de vermelho-marrom.

Existem três formas alotrópicas de ferro, conhecidos como alfa, gama, e delta.

Ferro alfa, também conhecido como ferrite, é a forma estável de ferro a temperaturas normais.

Fonte: www.rsc.org/www.cdcc.sc.usp.br/www.chemicalelements.com/www.chemicool.com