Clasa+a+VIII-a+A

Rat Flavius, Temes Claudia, Varga Flavius

**//__ Fierul __//**

//Fierul// //este un [|element chimic] [|metalic], notat cu [|simbolul] Fe. [|Numărul său atomic] este [|26], iar [|masa atomică] este [|56]. Fierul se află în grupa a 8-a şi perioada 4, fiind astfel clasificat ca un metal tranziţional. Fierul şi [|aliajele] sale ( [|oţelurile] ) sunt pe departe cele mai comune materiale feromagnetice folosite zilnic. Suprafeţele proaspete de fier sunt lucioase şi au o culoare gri-argintie, care se [|oxidează] în [|aer], formând un strat [|roşu] sau brun de oxid feric sau rugină. [|Cristalele] pure de fier sunt moi (mult mai moi ca şi [|aluminiul] ), iar adiţia unor cantităţi de impurităţi, cum ar fi [|carbonul], le creşte rezistenţa în mod semnificativ. Producerea [|aliajelor] de fier cu cantităţi potrivite din alte [|metale] şi [|carbon], precum [|oţelul] , face ca [|aliajul] să fie de 1,000 ori mai rezistent decât fierul pur.// // Primul tip de fier cunoscut şi utilizat de oameni provenea din meteoriţi. În [|Egipt] şi [|Mesopotamia] s-au descoperit vărfuri de suliţă şi obiecte decorative cu această origine, datând din jurul anului 4000 î.Hr. [|[3]] 2000 de ani mai târziu a apărut şi fierul prelucrat din minereu (la început cel numit fier de mlaştină - în engleză bog iron, sau limonit), folosit însă doar pentru obiecte de cult şi considerat mai valoros decât aurul. Între 1600 î.Hr. şi 1200 î.Hr. a început obţinerea fierului în topitorii primitive, în [|Imperiul Hitit] ( [|Anatolia] şi [|Caucaz] ). Dispariţia acestui imperiu a permis răspândirea cunoştinţelor despre prelucrarea fierului în toată regiunea, facilitând trecerea de la [|Epoca Bronzului] la [|Epoca Fierului]. // // În jurul anului 550 î Hr. în [|China] a fost inventat furnalul şi s-a obţinut prima [|fontă] turnată. //

// Coloana de fier din Delhi // // [|Oţelul], [|aliaj] al fierului cu relativ puţin carbon, a fost produs, se pare, pentru prima dată în [|India] , în [|secolul al III-lea]. Un exemplu al măiestriei indiene în domeniul [|metalurgiei] este şi faimoasa [|coloană de fier din Delhi], care este constituită în proporţie de 98% din fier forjat şi a fost ridicată la sfârşitul [|secolului al IV-lea] sau începutul [|secolului al V-lea][|[4]]. // // În [|Europa], primele şarje de fontă turnată au fost obţinute în [|Suedia] , în [|secolul al XV-lea] (Lapphyttan şi Vinarhyttan). Ghiulele de tun din fontă au permis apoi răspândirea acestui material şi a metodelor de obţinere în toată lumea. Combustibilul de bază pentru aceste procese era [|cărbunele de lemn] (mangalul). // // Dispariţia accentuată a pădurilor din Marea Britanie a dus în [|secolul al XVIII-lea] la înlocuirea mangalului cu [|cocsul], de către [|Abraham Darby]. Acest lucru, împreună cu inventarea maşinii cu abur, a dus la [|Revoluţia industrială][|[5]]. // // La sfârşitul [|anilor 1850], [|Henry Bessemer] a inventat un nou procedeu de fabricare a oţelului cu conţinut foarte scăzut de carbon, la care se sufla aer prin fonta brută topită. Acest progres a dus la diminuarea treptată a producţiei de fier forjat //

// Combinaţii chimice //
// Fierul formează cu [|oxigenul] combinaţii bivalente şi trivalente. Fenomenul de [|oxidare] a fierului se mai numeşte ruginire. // //Oxidul feros////, FeO (II), se obţine prin arderea directă a fierului. El este stabil doar la temperaturi de peste 833 K (560oC) şi este de culoare neagră.// //Oxidul feric////, Fe2O3 (III), numit şi [|hematit], este un mineral de culoare maronie, obţinut prin oxidarea fierului în condiţiile existenţei unui surplus de oxigen. El reprezintă principala sursă de obţinere a fierului.// //Oxidul feric-feros////, Fe3O4 (II,III), numit şi [|magnetit], este materialul natural cu cele mai bune proprietăţi magnetice.// // Deşi aceşti oxizi formează straturi protectoare la suprafaţa pieselor, porozitatea acestor straturi este atât de mare încât obiectele din fier expuse efectelor atmosferei ruginesc continuu până la distrugerea lor completă. // // Oxidul feric este opac la [|radiaţii ultraviolete] şi [|infraroşii], proprietate ce îşi gaseşte aplicaţii la fabricarea [|geamurilor] termoabsorbante. // // În combinaţie cu carbonul, fierul poate forma [|soluţii solide] sau carbura de fier Fe3 (numită şi [|cementită] ). În funcţie de temperatură şi de conţinutul de carbon, soluţiile solide sunt [|ferita], [|austenita] şi [|ferita δ]. // // [|Pentacarbonilul de fier] ////, Fe(CO)5 se obţine prin reacţia, sub presiune, a fierului cu [|monoxidul de carbon]. Prin descompunerea sa se obţine fierul carbonil cu o puritate de 97,5 %. De asemenea, el se foloseşte pentru obţinerea a numeroşi compuşi ai fierului cu utilizare în [|sinteza organică]. // // [|Tiocianatul de fier] ////, Fe(SCN)3 are o culoare roşie caracteristică şi serveşte la punerea în evidenţă a ionilor Fe3+. //

//__ Modalităţi de obţinere __//
// La scară industrială, fierul este produs pornind de la minereu printr-o reacţie de reducere directă cu carbon, la temperaturi de cca. 2000 °C, în [|furnale] (cuptoare înalte). Aceasta permite înlăturarea sub influenţa temperaturilor înalte a componenţilor neferoşi sau pământoşi din minereu. În partea superioară a furnalului se introduce minereu de fier, carbon sub formă de cocs şi un [|flux] de genul [|carbonatului de calciu] sau a [|dolomitului], în timp ce prin partea de jos este insuflat un curent de aer cald. Cocsul reacţio // //nează cu oxigenul din curentul de aer, formând monoxid de carbon:// 6 C + 3 O2 → 6 CO

// __ Utilizare __ //
Fierul este în prezent cel mai utilizat metal, cuprinzând 95% din producţia mondială de metale, ca şi masă. Datorită combinării unei rezistenţe înalte cu un preţ redus, el se foloseşte în prezent mai ales în cadrul aliajelor, pentru realizarea de diverse piese şi structuri. Alături de [|cobalt] şi [|nichel], fierul este unul dintre cele trei materiale feromagnetice care fac posibilă aplicarea practică a [|electromagnetismului] la [|generatoare electrice] , [|transformatoare] şi [|motoare electrice]. [|Fierul forjat] este un produs maleabil care conţine mai puţin de 0,2% carbon. Datorită modului de obţinere, piesele din fier forjat conţin mici urme, filamente de [|zgură]. Fierul forjat rugineşte mai greu, însă a fost înlocuit în prezent în majoritatea aplicaţiilor de oţeluri cu conţinut scăzut de carbon, care sunt mai ieftine şi mai uşor de obţinut. [|Oţelul nealiat] conţine între 0,06% şi 2,11% carbon, cu mici cantităţi de mangan, sulf, fosfor şi siliciu. [|Oţelurile aliate] conţin diferite cantităţi de carbon, dar şi alte metale, cum ar fi [|cromul], [|vanadiul] , [|molibdenul] , nichelul, [|wolframul] etc. Ele au de regulă domenii de utilizare bine precizate, deoarece conţinutul de elemente de aliere le creşte considerabil preţul. O varietate recentă de oţeluri aliate sunt aşa-numitele [|oţeluri microaliate] ce conţin cantităţi mici de elemente de aliere, însă cu rezistenţe şi tenacităţi ridicate, la costuri minime. [|Oţelurile inoxidabile] sunt oţeluri aliate care conţin cel puţin 12% crom. [|Fonta brută] conţine cca. 4-5% carbon şi diverse cantităţi de sulf, siliciu şi fosfor. Singura ei importanţă tehnică este ca pas intermediar de la minereul de fier la oţel şi fonta de turnată. Fonta turnată conţine 2,11% – 6,67% carbon, 1% – 6% siliciu şi mici cantităţi de mangan. Proprietăţile sale mecanice variază considerabil în funcţie de forma sub care apare carbonul în aliaj. [|Fontele albe] conţin carbonul sub formă de cementită, ceea ce le face dure, dar fragile. Suprafaţa de rupere a unei fonte albe prezintă numeroase faţete fine de carburi, de culoare foarte deschisă, argintie, care şi dau numele materialului. În [|fonta cenuşie], carbonul se găseşte sub formă liberă, de [|grafit] , şi are de asemenea proprietăţi mecanice reduse (deşi mai bune decât ale fontelor albe). Variantele mai noi de fontă cenuşie, [|fonta maleabilă] şi [|fonta modificată] conţin grafitul sub formă de cristale foarte neregulate (grafit în cuiburi), respectiv sub formă sferoidală (grafit nodular), îmbunătăţind mult rezistenţa şi tenacitatea materialului. [|Feroaliajele] sunt aliaje ale fierului cu alte elemente chimice, acestea fiind prezente în procentaje ridicate. Exemple sunt [|ferosiliciul] sau [|feromanganul] ; care se utilizează la elaborarea oţelurilor aliate sau a altor aliaje. Alte aliaje importante sunt cele cu nichel, dintre care se remarcă [|invarul] (36% Ni, rest fier), care caracterizează printr-un coeficient de dilatare termică foarte redus şi se utilizează în aplicaţii unde este nevoie de modificări dimensionale minime în raport cu temperatura. Oxizii de fier sunt folosiţi la fabricarea de medii magnetice pentru stocarea informaţiilor. Deseori ei sunt amestecaţi cu alţi compuşi, dar îşi păstrează proprietăţile magnetice în soluţie. În medicină se folosesc preparate pe bază de fier ca [|antianemice].

// __ Toxicitate __ //
Fierul în cantităţi excesive este [|toxic] pentru oameni, deoarece reacţionează cu [|peroxizii] din corp, producând radicali liberi. Toxicitatea apare atunci când cantitea de fier o depăşeşte pe cea de transferină necesară pentru legarea fierului liber. O cantitate prea mare de fier ingerată poate leza direct celulele din [|tractul gastro-intestinal] şi poate intra în sânge, distrugând celulele care altfel ar restricţiona intrarea sa. Odată ajuns în sânge, fierul în exces poate afecta celulele din [|inimă], [|ficat] (unde poate duce la [|sideroză] ) etc., putând duce la deteriorarea [|organelor] respective pe termen lung sau chiar la [|moarte]. De aceea, preparatele pe bază de fier sunt indicate doar în cazul unei deficienţe de fier. [|[15]]. Toxicitatea fierului se manifestă la valori de peste 20 mg de fier pentru fiecare kilogram de [|masă] corporală, 60 mg/kg reprezentând o doză letală [|[16]]. Tratarea medicală a problemelor cauzate de toxicitatea fierului este complexă. Un aspect în acest sens este folosirea [|deferoxaminei], care leagă şi elimină excesul de fier din organism

În anul 2000, la nivel mondial au fost produse aproximativ 1 miliard de tone de minereu de fier, valorând cca. 25 miliarde [|euro]. Din această cantitate de minereu s-au obţinut aproximativ 572 milioane tone de fontă brută. Minereurile de fier sunt exploatate în prezent în 48 de ţări, primii cinci producători: China, Brazilia, Australia, Rusia şi India asigurând 70% din producţia mondială totală.

Oxidul feric (Fe2O3) este cel mai comun oxid al fierului si se gaseste in natura sub forma de minereu de fier numit hematina.El se formeaza si prin actioune lenta a agentilor atmosferici asupra fierului metalic. Chimic pur se prepara prin calcinare precipitatului de hidroxid feric Fe(OH)3,iar industrial prin cacinarea sarurilor de fier cu usoara tendinta de decosompunere. Oxidul feric este opac pentru radiatii ultraviolete si infrarosii, proprietate ce isi gaseste aplicatii la fabricarea geamurilor termoabsorbante Fierul şi principalul său aliaj, oţelul, sunt cele mai larg folosite metale. Oţelul obişnuit, care este ieftin de produs, are o rezistenţă uluitoare şi este utilizat pentru osaturile de zgârie-nori şi alte structuri masive. Fierni este metalul cel mai răspândit pe Pământ şi, în afară de aluminiu, este şi metalul cel mai abundent în scoarţa terestră. Aproape de suprafaţa terestră se găsesc zăcă minte bogate de fier, astfel încât el este relativ ieftin de produs, Principalele sale minereuri sunt hematitul, magnetitul (magnetul natural), sideritul, taconitul şi pirita. în afară de siderit şi de pirită, aceste minereuri sunt fomie de oxid de fier. Sideritul este un compus cunoscut sub numele de carbonat de fier, iar pirita este sulfura de fier. Aceasta nu este folosită pentru obţinerea fiemlui, dar sulful pe care îl conţine este folosit în fabricarea gazului de dioxid de sulf şi acidului sulfuric. Pirita apare sub formă de cristale in roci ii pot face pe prospectori sa creada ca au găsit aur. Din acest motiv, acest minereu este cunoscut sub numele de “aurul proştilor”. Majoritatea zăcămintelor de fier se află aproape de suprafaţa Pământului, astfel că se pot extrage destul de uşor, prin exploatarea în carieră sau prin exploatarea minieră la suprafaţă. Fierul se obţine din minereuri prin încălzirea acestora cu carbon, în formă de cocs. Se adaugă calcar la amestec pentru a ajuta la îndepărtarea impurităţilor cu conţinut de siliciu, precum nisipul şi argila. Materialele adăugate pentai a îndepărta impurităţile se numesc fondanţi. In procesele mai vechi, amestecul de minereu, cocs si calcar formeaza sarja, sau incarcatura, care se încarcă în capătul de sus al unui furnal. Acesta este un turn înalt de oţel, căptuşit cu cărămizi termorezistente. Dar în multe sisteme modeme, amestecul de minereu de fier, cocs şi calcar este întâi prăjit pentru a produce un material numit sinter. Prăjirea scoate impurităţile, precum apa, dioxidul de carbon şi arsenicul, astfel sinteml are un conţinut relativ mare de fier. O cantitate de minereu netratat se amestecă cu sinterul pentru a forma şarja furnalului. Oţelul inoxidabil se obţine de obicei într-un cuptor electric cu arc. Acest aliaj conţine 18% crom şi 8% nichel, care se adaugă la fier după ce s-a topit. Oţelul rapid, folosit la fabricarea burghielor late pentru tăierea metalelor, este un produs tipic al cuptomlui electric de inducţie. Acest oţel se obţine aliindu-se tungsten şi alte metale cu fierul. Un tip conţine 20% tungsten şi 10 % cobalt. Deşi majoritatea oţelurilor de la furnale sunt în forma lor finită, unele tipuri necesită tratare suplimentară pentru a le face potrivite pentru scopuri specializate. Asemenea oţeluri se folosesc, de exemplu, în industriile aero-spaţiale, ale energiei nucleare şi industriile petrochimice. Ele se fac de obicei într-un cuptor electric şi apoi se afinează pentm a se îndepărta gazele remanente şi substanţele străine. O tehnică de afinare este de a topi din nou oţelul sub vid înaintat, pentru ca gazele să se degajeze. O altă metodă răspândită se numeşte afinare în baie de zgură. Se foloseşte un arc electric pentm a topi metalul în picături mici, care se purifică trecând printr-un rezervor de zgură topită. Metalul afinat se solidifică într-o matriţă răcită cu apă. Pentru fabricarea lagarelor care trebuie sa reziste la viteze si presiuni mari, este mai potrivit bronzul fosforos de plumb. Acesta se obtine prin includerea a 3.5% plumb in bronzul fosforos. Plumbul este folsit si pentru obtinerea bronzurilor de plumb cu staniu.Tipurile cu continut redus de plumb, doar0.5% plumb, sunt folosite pentru folosirea garniturilor pentru conducte de aburi si de apa si pentru lucrari ornamentale.Bronzurile cu staniu cu continut ridicat, pana 20%plumb,se folosesc pentru lagare de inalta performanta. Bronzul rosu este o forma debronz care contine zinc Bronzurile rosii traditionale contin aproximativ 88%cupru, 8-10%staniu si 2-4%zinc. Bronzurile rosii cu nichel contin cu pana la 5% nichel. Initial folosit la fabricarea tevilor de pusti, bronzul rosueste utilizat la componente pentru constructii de masini, inclusiv rulmenti Bronzul cu aluminiu este un aliaj de cupru si aluminiu, adesea cu cantitati mici de metale, precum nichel, fier sau mangan. Desi se numeste bronz, adesea nu contine deloc staniu.Bronzul de aluminiu este la fel de rezistent ca si otelul moale si are o buna rezistenta la coroziune, inclusiv la actiunea acizilor diluati. Este folosit la fabricarea elicelor navelor, a unor piese pentru utilaje hidraulice grele si a utlajelor de tehnologie chimica, precum rezervoare si pompe rezistente la acizi.
 * //__ Oxidul Feric __//**
 * // Tipuri de oţel //**
 * //__ BRONZURI DE PLUMB __//**
 * //__ BRONZUL ROSU __//**
 * //__ BRONZUL CU ALUMINIU __//**


 * // Realizator Stratica Andrei //**
 * Clasa a-V/-a A**
 * Prof Claudia Radu **
 * Referatul a fost selectat de pe siteurile: [|www.referate] chimie.com; www.wikispaces.com ; www.google.com //**