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Ferro

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Ferro
   

26		 Fe
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

manganese ← ferro → cobalto

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
Metallo argenteo
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicoferro, Fe, 26
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco8 (VIIIB), 4, d
Densità7860 kg/m³[1]
Durezza4,0
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico5D4
Proprietà atomiche
Peso atomico55,84 u
Raggio atomico (calc.)140(156) pm
Raggio covalente116 pm
Configurazione elettronica[Ar]3d64s2
e− per livello energetico2, 14, 8, 2
Stati di ossidazione2,3,4,6 (anfotero)
Struttura cristallinacubica a corpo centrato


cubica a facce centrate fra 907 °C e 1 400 °C

Proprietà fisiche
Stato della materiasolido (ferromagnetico)
Punto di fusione1 808 K (1 535 °C)
Punto di ebollizione3 134 K (2 861 °C)
Volume molare7,09×10−6m³/mol
Entalpia di vaporizzazione349,6 kJ/mol
Calore di fusione13,8 kJ/mol
Tensione di vapore7,05 Pa a 1 808 K
Velocità del suono4910 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7439-89-6
Elettronegatività1,83 (scala di Pauling)
Calore specifico440 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica9,96×106/(m·Ω)
Conducibilità termica80,2 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione762,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 561,9 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione2 957 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione5 290 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
54Fe5,8% Fe è stabile con 28 neutroni
55Fesintetico 2,73 anniε0,23155Mn
56Fe91,72% Fe è stabile con 30 neutroni
57Fe2,2% Fe è stabile con 31 neutroni
58Fe0,28% Fe è stabile con 32 neutroni
59Fesintetico 44,503 giorniβ−1,56559Co
60Fesintetico 2,6×106 anniβ−3,97860Co
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il ferro è l'elemento chimico di numero atomico 26. Il suo simbolo è Fe, dal latino ferrum.[2][3] Il ferro fu conosciuto fin dall'antichità e, per le sue qualità di durezza, tenacia e resilienza, la sua importanza per l'umanità ha contrassegnato un'intera era: la cosiddetta «età del ferro» viene fatta iniziare dalla fine del II millennio a.C. (XII secolo a.C.);[4][5] solo verso la fine del secolo scorso si è iniziato a sostituirlo per applicazioni meccaniche e solo in parte, con leghe più leggere basate su alluminio e magnesio.

Il ferro è il primo elemento del gruppo 8 del sistema periodico, facente parte del blocco d, ed è quindi un elemento di transizione della prima serie, cioè quella del 4° periodo. Nella vecchia nomenclatura la triade ferro, cobalto e nichel faceva parte del gruppo VIII della tavola periodica, un gruppo allargato che era collettivamente detto proprio gruppo del ferro,[6][7] in quanto le similitudini chimiche che si riscontravano entro la triade orizzontale (Fe, Co, Ni) si ravvisavano maggiori che procedendo in verticale con le due triadi successive (Ru, Rh, Pd e Os, Ir, Pt),[8][9] i cui elementi, caratterizzati da notevole inerzia chimica, venivano d'altro canto accomunati nel cosiddetto "gruppo del platino".[10][11]

Il ferro chimicamente puro in condizioni ambiente è un metallo relativamente tenero, duttile e malleabile, buon conduttore di elettricità e calore e chimicamente piuttosto reattivo.[12][13] Un campione di ferro puro abraso di fresco mostra lucentezza metallica grigio-argentea,[13] che però all'aria, per azione dell'ossigeno e dell'umidità, va lentamente persa perché la superficie poi si ricopre di una patina arancio bruna incoerente, nota come ruggine;[14] questa consiste di ossidi e ossidi-idrossidi misti (tra cui FeOOH).[15] La ruggine, tuttavia, non protegge il metallo sottostante da ulteriore corrosione,[16] con il conseguente notevole impatto economico, che si è cercato di quantificare.[17] Anche per questo il ferro allo stato elementare, il "ferro nativo", è estremamente raro sulla Terra.[18]

Al di sotto del punto di Curie (768 °C) esibisce ferromagnetismo,[19] una proprietà che prende il nome, per antonomasia, proprio dal ferro;[20] nel ferro, infatti, questo fenomeno si manifesta più intensamente che nel cobalto o nel nichel, che sono gli elementi immediatamente successivi nella tavola periodica.[21]

Questo elemento si trova quasi sempre legato ad altri quali: carbonio, silicio, manganese, cromo, nichel, ecc. Con il carbonio il ferro forma le sue due leghe più conosciute: l'acciaio e la ghisa. La parola "ferro" è scorrettamente usata nel linguaggio comune per indicare anche le "leghe di ferro" a bassa resistenza, gli acciai dolci.

A livello industriale si riesce ad ottenere ferro con una purezza che si avvicina al 100%. Questo prodotto viene poi utilizzato per essere legato ad altri elementi chimici per ottenere leghe dalle più diverse caratteristiche.

Estremamente importante nella tecnologia per le sue caratteristiche meccaniche e la sua lavorabilità, in passato fu tanto importante da dare il nome ad un intero periodo storico: l'età del ferro.

  1. ^ a 0 °C, 1 atmosfera, fonte: http://ishtar.df.unibo.it/mflu/tafel/densit.html
  2. ^ Etimologia : ferro;, su etimo.it. URL consultato il 14 marzo 2022.
  3. ^ List of elements in Latin - Elementymology & Elements Multidict, su vanderkrogt.net. URL consultato il 26 giugno 2023.
  4. ^ Sarunas Milisauskas (a cura di), European prehistory: a survey, collana Interdisciplinary contributions to archaeology, Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002, ISBN 978-0-306-46793-6. URL consultato il 26 giugno 2023.
  5. ^ ETA del FERRO in "Enciclopedia dell' Arte Antica", su treccani.it. URL consultato il 26 giugno 2023.
  6. ^ Michell J. Sienko e Robert A. Plane, CHIMICA Principi e proprietà, traduzione di Antonino Fava, Piccin, 1980, p. 485, ISBN 88-212-0861-3.
  7. ^ Luigi Canonica, Elementi di Chimica e Mineralogia, 4ª ed., Principato, 1965, p. 176.
  8. ^ B. H. Mahan, Chimica Generale e Inorganica, 1ª ed., Milano, CEA, 1979, pp. 686-687.
  9. ^ N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth - Heinemann, 1997, p. 1075, ISBN 0-7506-3365-4.
  10. ^ (EN) Hermann Renner, Günther Schlamp e Ingo Kleinwächter, Platinum Group Metals and Compounds, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 15 giugno 2001, DOI:10.1002/14356007.a21_075, ISBN 978-3-527-30673-2. URL consultato il 26 giugno 2023.
  11. ^ F. R. Hartley, Chemistry of the platinum group metals: recent developments, collana Studies in inorganic chemistry, Elsevier, 1991, ISBN 978-0-444-88189-2.
  12. ^ (DE) Erwin Riedel e Christoph Janiak, Anorganische Chemie, 9ª ed., De Gruyter, 2015, p. 847, ISBN 978-3-11-035526-0.
  13. ^ a b N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 1074, ISBN 0-7506-3365-4.
  14. ^ F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo e Manfred Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6ª ed., Wiley Interscience, 1999, pp. 775-776, ISBN 0-471-19957-5.
  15. ^ (EN) Fengjing Wu, Zhonghua Hu e Xiaojuan Liu, Understanding in compositional phases of carbon steel rust layer with a long-term atmospheric exposure, in Materials Letters, vol. 315, 2022-05, pp. 131968, DOI:10.1016/j.matlet.2022.131968, ISSN 0167-577X (WC · ACNP). URL consultato il 17 marzo 2022.
  16. ^ N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997, p. 1076, ISBN 0-7506-3365-4.
  17. ^ (EN) C.A. Barrero, K.E. García e A.L. Morales, A proposal to evaluate the amount of corroded iron converted into adherent rust in steels exposed to corrosion, in Corrosion Science, vol. 53, n. 2, 2011-02, pp. 769–775, DOI:10.1016/j.corsci.2010.11.003. URL consultato il 17 marzo 2022.
  18. ^ FERRO in "Enciclopedia Italiana", su treccani.it. URL consultato il 26 giugno 2023.
  19. ^ Quali materiali ferromagnetici esistono? - supermagnete.it, su supermagnete.it. URL consultato il 15 marzo 2022.
  20. ^ Proprietà condivisa anche con il suo minerale magnetite, un ossido misto di Fe(II) e Fe(III).
  21. ^ Anche per questa notevole proprietà Fe, Co e Ni erano stati assimilati nell'ex gruppo VIII, detto anche gruppo del ferro, o triade del ferro. Nella tavola periodica di Mendeleev e ancora in versioni datate della tavola periodica, fino almeno agli anni sessanta del secolo scorso, questo gruppo figurava come gruppo allargato comprendente questi tre elementi come capostipiti.

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