Fer

Fer

Le Fer est le 4ème élément le plus courant sur la Terre, après l’Oxygène, le Silicium et l’Aluminium. Sa découverte marque le début de l’Âge du fer, qu’on situe à environ 1200 av. J.-C, et à 600 av. J.-C. en Europe occidentale.

On le fabrique en chauffant ensemble du charbon et du minerai de fer, qui est en général un oxyde comme l’hématite Fe2O3 ou la magnétite Fe3O4. Aujourd’hui on effectue cette réduction dans des hauts-fourneaux ayant plus de 30 m de hauteur. La soufflerie qui attise le feu est maintenue en activité 24 h sur 24. Le fer s’écoule à la base à plus de 1500 °C : il forme la fonte, et contient environ 5 % de carbone dissous.  La fonte, une fois refroidie, forme un matériau cassant. Aussi insuffle-t-on de l’air dans la fonte liquide pour brûler le carbone qu’elle contient. Quand il reste 1 % de carbone, on obtient de l’acier, qui est le métal de base de l’industrie actuelle. C’est un métal à tout faire. S’il ne reste pas de carbone du tout, on obtient le fer doux, qui est assez mou : on en fait des fils de fer ou des tôles.

Le fer (et l’acier) ne peut pas être fondu au four à forge, car il fond à très haute température (1525 °C) mais il se ramollit avant fusion.

Le fer pur est ferromagnétique : il est fortement attiré par un aimant extérieur, mais ce phénomène disparaît après éloignement de l’aimant extérieur. L’acier est aussi ferromagnétique, mais il conserve une aimantation dite rémanente après qu’on a retiré l’aimant extérieur.

Le fer forme deux séries de composés, selon qu’il se trouve au degré d’oxydation +II (composés ferreux) ou +III (composés ferriques). Les composés ferreux sont en général de couleur vert pâle, et les ferriques de couleur brun rouge. L’oxydation de fer de +II à +III est facile, mais pas l’inverse.  Les organismes vivants ont besoin d’un peu de fer ferreux pour leur métabolisme. Ils sont incapables d’absorber du fer ferrique. On cite le cas de cultures d’ananas en Australie, qui manquent de fer malgré qu’elles soient situées dans un terrain riche en fer. On doit leur apporter de l’engrais porteur de fer ferreux.

Certains minerais de fer jouissent d’étranges propriétés. Par exemple, la magnétite Fe3O4 est un oxyde noir dont les atomes de fer sont à la fois au degré d’oxydation +2 et à +3. Leur formule développée peut s’écrire : O=Fe-O-Fe-O-Fe=O.  Un autre minerai courant est la pyrite, qui forme des cristaux jaunes dorés. Frappée violemment avec des silex, la pyrite produit des étincelles.

Le pigment rouge du sang est appelé hémoglobine, et il contient un atome de fer ferreux entouré de milliers d’atomes C, H, O, N et S. Il sert à transporter le gaz O2 depuis les poumons vers les cellules de l’organisme.

La calcination totale des tissus et résidus carnés laisse des cendres contenant un complexe de fer ferreux soluble dans l’eau, le ferrocyanure de potassium K4Fe(CN)6, que les Allemands appellent Blutlaugensalz, ou sel de la lessive du sang. Ce produit est un sel jaune pâle, qui a la propriété surprenante de produire un colorant bleu très foncé au contact de fer ferrique. On obtient alors le bleu de Prusse, qu’on utilise pour teindre les tissus en bleu.

Modifié le: mardi 12 avril 2016, 11:34