Ferro

Proprietà

Proprietà fisiche

Il ferro è un metallo grigio e argenteo. È magnetico, anche se diversi allotropi di ferro hanno diverse qualità magnetiche. Il ferro si trova facilmente, è estratto e fuso, ed è per questo che è così utile. Il ferro puro è morbido e molto malleabile.

Proprietà chimiche

Il ferro è reattivo. Reagisce con la maggior parte degli acidi come l'acido solforico. Fa il solfato ferroso quando reagisce con l'acido solforico. Questa reazione con l'acido solforico è usata per pulire il metallo.

Il ferro reagisce con l'aria e l'acqua per fare la ruggine. Quando la ruggine si sfalda, più ferro è esposto permettendo ad altro ferro di arrugginire. Alla fine, l'intero pezzo di ferro si arrugginisce. Altri metalli come l'alluminio non arrugginiscono. Il ferro può essere legato con il cromo per fare l'acciaio inossidabile, che non arrugginisce nella maggior parte delle condizioni.

La polvere di ferro può reagire con lo zolfo per fare il solfuro di ferro (II), un solido nero duro. Il ferro reagisce anche con gli alogeni per fare alogenuri di ferro (III), come il cloruro di ferro (III). Il ferro reagisce con gli acidi idralici per fare alogenuri di ferro (II) come il cloruro di ferro (II).

Composti chimici

Il ferro fa dei composti chimici con altri elementi. Normalmente l'altro elemento ossida il ferro. A volte vengono presi due elettroni e a volte tre. I composti in cui il ferro ha due elettroni sono chiamati composti ferrosi. I composti in cui il ferro ha tre elettroni sono chiamati composti ferrici. I composti ferrosi hanno il ferro nel suo stato di ossidazione +2. I composti ferrici hanno il ferro nel suo stato di ossidazione +3. I composti del ferro possono essere neri, marroni, gialli, verdi o viola.

I composti ferrosi sono deboli agenti riducenti. Molti di loro sono verdi o blu. Il composto ferroso più comune è il solfato ferroso.

I composti ferrici sono agenti ossidanti. Molti di loro sono marroni. Il composto ferrico più comune è l'ossidoferrico, la stessa cosa della ruggine. Uno dei motivi per cui il ferro arrugginisce è che l'ossido ferrico è un agente ossidante. Ossida il ferro, facendolo arrugginire anche sotto la vernice. Ecco perché se c'è un piccolo graffio nella vernice, tutto può arrugginire.

Composti del ferro (II)

I composti nello stato di ossidazione +2 sono deboli agenti riducenti. Sono normalmente di colore chiaro. Reagiscono con l'ossigeno nell'aria. Sono anche conosciuti come composti ferrosi.

• Solfuro di ferro (II), una sostanza chimica brillante che reagisce con gli acidi per rilasciare solfuro di idrogeno, che si trova nel terreno
• Solfato di ferro (II), un prodotto chimico cristallino blu-verde ottenuto facendo reagire l'acido solforico con l'acciaio, usato per ridurre i veleni come il cromato nel cemento
• Cloruro di ferro (II), un prodotto chimico cristallino verde pallido ottenuto facendo reagire l'acido cloridrico con l'acciaio
• L'idrossido di ferro (II), una polvere verde scuro ottenuta per elettrolisi dell'acqua con un anodo di ferro, reagisce con l'ossigeno e diventa marrone
• Ossido di ferro (II), nero, infiammabile, raro

Stato di ossidazione misto

Questi composti sono rari; solo uno è comune. Si trovano nel terreno.

• L'ossido di ferro (II,III), un minerale nero, usato come minerale di ferro, contiene ferro negli stati di ossidazione +2 e +3.

Composti del ferro (III)

I composti nello stato di ossidazione +3 sono normalmente marroni. Sono agenti ossidanti. Sono corrosivi. Sono anche conosciuti come composti ferrici.

• Ossido di ferro (III), ruggine, rosso-marrone, si dissolve in acido
• Il cloruro diferro (III), velenoso e corrosivo, si dissolve in acqua per fare una soluzione acida marrone scuro. Prodotto facendo reagire il ferro con acido cloridrico e un agente ossidante
• Nitrato di ferro (III), viola chiaro, corrosivo, usato nell'incisione
• Solfato di ferro (III), raro, marrone chiaro, si dissolve in acqua. Prodotto facendo reagire il ferro con acido solforico e un agenteossidante.

Ossido di ferro (II)


Solfato di ferro (II)


Cloruro di ferro (III)

Dove si trova il ferro

C'è molto ferro nell'universo perché è il punto finale delle reazioni nucleari nelle grandi stelle. È l'ultimo elemento ad essere prodotto prima che il violento collasso di una supernova disperda il ferro nello spazio.

Il metallo è l'ingrediente principale del nucleo della Terra. Vicino alla superficie si trova come composto ferroso o ferrico. Alcuni meteoriti contengono ferro sotto forma di minerali rari. Normalmente il ferro si trova come minerale di ematite nel terreno, gran parte del quale è stato prodotto nel Grande Evento di Ossigenazione. Il ferro può essere estratto dal minerale in un altoforno. Un po' di ferro si trova come magnetite.

Ci sono composti di ferro nella carne. Il ferro è una parte essenziale dell'emoglobina nei globuli rossi.

Fare il ferro

Il ferro viene prodotto in grandi fabbriche chiamate ferriere riducendo l'ematite con il carbonio (coke). Questo avviene in grandi contenitori chiamati altiforni. L'altoforno è riempito con minerale di ferro, coke e calcare. Un getto d'aria molto calda viene soffiato dentro, dove fa bruciare il coke. Il calore estremo fa reagire il carbonio con il minerale di ferro, togliendo l'ossigeno dagli ossidi di ferro e creando anidride carbonica. L'anidride carbonica è un gas e lascia la miscela. C'è della sabbia insieme al ferro. Il calcare, che è fatto di carbonato di calcio, si trasforma in ossido di calcio e anidride carbonica quando il calcare è molto caldo. L'ossido di calcio reagisce con la sabbia per fare un liquido chiamato scoria. Le scorie vengono drenate, lasciando solo il ferro. La reazione lascia il ferro liquido puro nell'altoforno, dove può essere modellato e indurito dopo il raffreddamento. Quasi tutte le ferriere sono oggi parte di acciaierie, e quasi tutto il ferro viene trasformato in acciaio.

Ci sono molti modi per lavorare il ferro. Il ferro può essere indurito riscaldando un pezzo di metallo e gettandolo in acqua fredda. Può essere ammorbidito riscaldandolo e lasciandolo raffreddare lentamente. Può anche essere stampato con una pressa pesante. Può essere tirato in fili. Può essere arrotolato per fare delle lamiere.

Negli Stati Uniti, gran parte del ferro veniva estratto dalla terra in Minnesota e poi inviato via nave in Indiana e Michigan dove veniva trasformato in acciaio.

Altoforno

Usa

Come metallo

Il ferro è usato più di qualsiasi altro metallo. È forte ed economico. Si usa per fare edifici, ponti, chiodi, viti, tubi, travi e torri.

Il ferro non è molto reattivo, quindi è facile ed economico da estrarre dai minerali. È molto forte una volta trasformato in acciaio, e viene usato per rinforzare il cemento.

Ci sono diversi tipi di ferro. La ghisa è il ferro fatto nel modo descritto sopra nell'articolo. È dura e fragile. È usata per fare cose come le coperture dei tombini, i chiusini e i blocchi motore (la parte principale di un motore).

L'acciaio è la forma più comune di ferro. Gli acciai sono disponibili in diverse forme. L'acciaio dolce è un acciaio con una bassa percentuale di carbonio. È morbido e facilmente piegabile, ma non si rompe facilmente. È usato per chiodi e fili. L'acciaio al carbonio è più duro ma più fragile. È usato negli utensili.

Ci sono altri tipi di acciaio. L'acciaio inossidabile a causa del contenuto di cromo è resistente alla ruggine, e le leghe nichel-ferro possono rimanere forti alle alte temperature. Altri acciai possono essere molto duri, a seconda delle leghe aggiunte.

Il ferro battuto è facilmente modellabile e utilizzato per fare recinzioni e catene.

Il ferro molto puro è morbido e può arrugginire (ossidarsi) facilmente. È anche abbastanza reattivo.

Come composti

I composti del ferro sono usati per diverse cose. Il cloruro di ferro (II) è usato per rendere l'acqua pulita. Si usa anche il cloruro di ferro (III). Il solfato di ferro (II) è usato per ridurre i cromati nel cemento. Alcuni composti del ferro sono usati nelle vitamine.

Un ponte di ferro

Nutrizione

La carenza di ferro è la carenza nutrizionale più comune nel mondo.

Il nostro corpo ha bisogno di ferro per aiutare l'ossigeno a raggiungere i nostri muscoli, perché è il cuore di alcune macromolecole essenziali nel nostro corpo, come l'emoglobina, che lo fanno funzionare meglio. Molti cereali hanno del ferro aggiunto (l'elemento metallo ferro). Viene aggiunto ai cereali sotto forma di minuscole limature di metallo. A volte è anche possibile vedere le schegge prendendo un magnete estremamente forte e mettendolo nella scatola. Il magnete attirerà questi pezzi di ferro. Mangiare queste piccole schegge di metallo non è dannoso per il nostro corpo.

Il ferro è più disponibile per il corpo quando è aggiunto agli aminoacidi - il ferro in questa forma è da dieci a quindici volte più digeribile che come elemento. Il ferro si trova anche nella carne, per esempio nella bistecca. Il ferro fornito dagli integratori alimentari è sotto forma di una sostanza chimica, come il solfato di ferro (II), che è economico e viene assorbito bene. Il corpo non assumerà più ferro di quello di cui ha bisogno, e di solito ne ha bisogno molto poco. Il ferro nei globuli rossi è riciclato da un sistema che rompe le cellule vecchie. La perdita di sangue per ferite o infezioni da parassiti può essere più grave.

Tossicità

Il ferro è tossico quando se ne assumono grandi quantità nel corpo. Quando si prendono troppe pillole di ferro, le persone (specialmente i bambini) si ammalano. Inoltre, c'è un disordine genetico che danneggia la regolazione dei livelli di ferro nel corpo.

Ci sono sostanze chimiche che si legano al ferro che i medici possono prescrivere.

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