Fer
Le fer, du latin ferrum, est un métal, soit à la fois un élément chimique et un matériau. C'est l'élément le plus commun sur Terre (près d'un tiers de la masse de la planète) et le 4ème élément le plus commun dans la croûte terrestre (5%) 1. Le fer est utilisé dans la fabrication de beaucoup d'objets, il est le plus souvent tiré du sous-sol sous forme de minerai, à moins de provenir du recyclage.
Un atome de fer contient 26 protons dans son noyau et 26 électrons qui gravitent autour. Il existe plus d'une trentaine d'isotopes du fer dont la grande majorité sont synthétiques et radioactifs2, mais l'atome de fer de loin le plus courant (92% des atomes de fer) contient 30 neutrons dans son noyau.
Le noyau terrestre est essentiellement constitué de fer allié à du nickel, avec un noyau interne solide entouré d'un noyau externe liquide. Ce sont les mouvements de ce noyau liquide qui sont à l'origine du magnétisme terrestre.
Origine naturelle[modifier | modifier le wikicode]
La production d'atomes de fer est le résultat final de la dernière réaction de fusion nucléaire qui libère de l'énergie lorsqu'elle a lieu dans une grosse étoile. La fusion de deux atomes de silicium produit un atome de nickel 56 (28 protons + 28 neutrons dans le noyau). Mais cet atome n'étant pas stable, il se transforme en cobalt 56 (27 protons + 29 neutrons dans le noyau) qui lui-même se transformera en fer 56 (26 protons + 30 neutrons) : le nombre de nucléons reste identique, mais à chaque fois un proton se change en neutron.
Du fer est également produit lors des supernovas, mais d'une manière différente. Le noyau de silicium 28 (14 protons + 14 neutrons) fusionne avec un noyau d'hélium 4 (2 protons + 2 neutrons dans le noyau) pour donner du sélénium 32 (16 protons + 16 neutrons), qui lui-même fusionne aussi avec de l'hélium 4 pour donner de l'argon 36 (18 protons + 18 neutrons), et ainsi de suite, jusqu'à arriver au nickel 56 qui se transforme en fer de la même manière que la nucléosynthèse dans le cœur d'une étoile3. Les noyaux d'hélium 4 étant appelé « noyaux alpha », le processus qui mène du silicium 28 au nickel 56 est appelé « cycle alpha ». Dans les supernovas, le cycle alpha continue au-delà du fer.
Le fer présent dans le Système solaire provient de la nébuleuse à partir duquel le Soleil s'est formé, cette nébuleuse étant elle-même issue de la mort d'autres étoiles qui avaient synthétisé du fer dans leur noyau.
La principale source de fer dans le système solaire est le Soleil lui-même. Le fer constitue seulement 0,16% de sa masse, mais le Soleil est 700 fois plus massif que les 8 planètes qui gravitent autour de lui (le reste de la masse – satellites, planètes naines, astéroïdes, comètes, etc. – est négligeable). De ce fait, la masse de fer dans le Soleil est malgré tout énorme : environ 2,5 millions de milliards de milliards de tonnes (2,5*10^27 kg), soit l'équivalent de la totalité des planètes (Jupiter inclus).
Il est présent dans le sol, les végétaux et les animaux. Au sein du corps humain, le fer entre dans la composition de plusieurs molécules. C'est un oligo-élément qui intervient dans de nombreuses fonctions biologiques et la première est l’oxygénation des tissus et des muscles. Sa carence est la plus répandue dans le monde, en particulier chez les femmes enceintes et les enfants.
Histoire[modifier | modifier le wikicode]
Les techniques de production de fer se sont développés petit-à-petit à la fin de la Préhistoire ou aux débuts de l'Histoire avant qu'il soit beaucoup utilisé, ce qui est arrivé en Anatolie il y a environ 3500 ans. On appelle alors Âge du fer la période où il est bien maitrisé et utilisé, quoique cette période ne soit pas la même selon les régions du monde.
Dans l'industrie[modifier | modifier le wikicode]
Le fer est très utilisé, et ce depuis des milliers d'années.
L'industrie du fer est appelée la sidérurgie. Mélangé au carbone, le fer sert à la fabrication de l'acier ou de la fonte.
Exposé à l'eau, le fer rouille facilement. Les ions ferreux et ferriques sont de couleur rouge-orangé.
Industrie polluante[modifier | modifier le wikicode]
La fabrication du fer nécessite une grande quantité d’énergie et de combustibles fossiles pour générer la chaleur et l’électricité nécessaires. Les émissions générées lors des processus sidérurgiques sont les principales sources de pollution qui surviennent lors de la fabrication de l’acier.
Références[modifier | modifier le wikicode]
https://passerelles.essentiels.bnf.fr/
https://www.techniques-ingenieur.fr/
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