Fer : qu'est-ce que c'est ?

Le fer est un métal ductile, malléable, magnétique. Il est le principal ingrédient de l'acier et de la fonte. © Alchemist-hp, Wikimedia Commons, CC by-nc-nd 3.0 

On ne compte plus les expressions qui font la part belle au fer (santé de fer, volonté de fer, etc.). Qu'en est-il des propriétés de l'élément majoritaire de l'acier ? C'est le métal de base des aciers et des fontes. Il se trouve sous différentes formes de minerais dans la nature. Son abondance et ses propriétés remarquables font du fer l'un des éléments les plus utilisés dans l'industrie.

Généralités

• Symbole : Fe
• Numéro atomique : 26
• Électrons par niveau d'énergie : 2, 8, 14, 2
• Masse atomique : 55,845 u
• Isotopes les plus stables : ⁵⁶Fe stable avec 30 neutrons (91,72 %), ⁵⁴Fe avec une demi-vie de 3,1 x 10²² années (5,845 %), ⁵⁷Fe stable avec 31 neutrons (2,2 %), ⁵⁸Fe stable avec 32 neutrons (0,28 %)
• Série : métaux de transition
• Groupe, période, bloc : 8, 4, d
• Densité : 7,874
• Point de fusion : 1.538 °C
• Point d'ébullition : 2.861 °C

Historique du fer

Le fer est connu depuis plusieurs millénaires. L'âge du fer commence vers le XII^e siècle avant J.-C. Jusqu'au Moyen Âge, le fer était raffiné dans des bas fourneaux, donc sans production de fonte. Le haut fourneau fait cependant son apparition au V^e siècle avant J.-C.

Propriétés du fer

Métal gris, le fer possède plusieurs formes allotropiques selon la pression et la température (cubique centrée, cubique à faces centrées, hexagonale compacte). Ce métal ferromagnétique possède une dureté entre 4 et 5 selon l'échelle de Mohs. On lui connaît trois oxydes : l'oxyde de fer(II) FeO (oxyde ferreux), l'oxyde de fer(III) Fe₂O₃ (oxyde ferrique) et l'oxyde de fer(II,III) Fe₃O₄.

Utilisation du fer

Le fer n'est utilisé pur que pour des soudures sur acier inoxydable par exemple. Le fer est le principal ingrédient de l'acier et de la fonte. Celle-ci contient de 2,1 % à 6,67 % de carbone. L'acier, lui, contient de 0,025 % à 2,1 % de carbone. Quand on se situe à moins de 0,025 % de carbone, les produits entrent dans la catégorie des fers industriels.

On a longtemps employé le fer métallique et ses oxydes dans les supports d'enregistrement de données, comme les disquettes ou les bandes magnétiques.

Effets du fer sur la santé

Le fer entre dans la composition de l'hémoglobine, l'agent qui transporte l'oxygène dans le corps humain. Le contact du fer peut provoquer des problèmes oculaires s'il demeure dans les tissus. En outre, l'inhalation excessive de vapeurs d'oxyde de fer est un facteur de risque du cancer du poumon.

Une carence en fer provoque une anémie et peut entraver le développement cognitif et socio-émotionnel du cerveau de l'enfant. On sait en outre que la carence en fer peut renforcer les effets de certaines intoxications comme le saturnisme.