Chapitres
Le fer est un élément chimique qui porte le numéro 26 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Fe |
| Numéro atomique | 26 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 8 |
| Période | 4 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 7,874 g.cm-3 |
| Dureté | 4 |
| Couleur | Argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 55,845 u |
| Rayon atomique | 140 pm |
| Configuration électronique | [Ar] 4s4 3d6 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 14 | 2 |
| Oxyde | Amphotère |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 1538 °C |
| Point d'ébullition | 2861 °C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le nom fer provient du latin "ferrum" qui servait déjà à désigner cet élément.
Premières utilisation
Le fer a commencé à être utilisé par l'Homme dès le chalcolithique soit dans des mines ou dans des retombées de météorites. Durant le Moyen-Âge, on commence à raffiner le fer dans des bas fourneaux afin de transformer le fer minéral en fer métallique.
Présence du fer à l’état naturel
- La magnétite de formule Fe2O4,
- La limonite de formule Fe2O3nH2O,
- L'hématite Fe2O3.
On peut aussi le retrouver à la surface de la Terre là où se sont écrasé jadis des météorites. En effet, des alliages avec du fer sont souvent contenus dans ces dernières.
Propriétés physiques et chimiques du fer simple et composés
Le fer présente différents états en fonction des conditions dans lesquelles il se trouve. Le fer dispose donc d'une allotropie.
L'allotropie est la faculté de certains corps simples d'exister sous plusieurs formes cristallines ou moléculaires différentes. Une forme allotropique peuvent avoir des propriétés physique, comme la couleur et la dureté, et une réactivité chimique différentes même si elles sont composées d'atomes identique Les transformations d'une forme allotropique à l'autre peuvent être induites par des changements de pression et de température ou même par une réaction chimique. Certaines formes ne sont stables que sous certaines conditions définies de température et de pression
Dans les conditions normales de température, le fer est un solide cristallin très ferromagnétique.
Un élément est dit ferromagnétique quand il possède des propriétés de ferromagnétisme. Le ferromagnétisme est le mécanisme par lequel des matériaux forment des aimants permanents ou sont attirés par d’autres aimants. Le cobalt, le nickel ou encore le fer sont des éléments ferromagnétiques
Il a une capacité calorifique de 0,5 kJ.kg-1 et sa température de Curie se situe autour de 770 °C.
Il existe, dans un matériau dit ferromagnétique, une température de Curie (encore appelée point de Curie) notée TC qui est la température à partir de laquelle le matériau perd son aimantation permanente
Quand la température devient élevée, à partir de 912 °C, le fer devient cubique, ce qui a un impact sur son énergie interne. Le fer devient aussi paramagnétique.
On définit le paramagnétisme par un élément qui ne possède pas d’aimantation spontanée dans un milieu mais qui obtient une aimantation lorsqu’il est traversé par un champ magnétique. Son aimantation sera par ailleurs dirigée dans le même sens que le champ magnétique qui lui donne ces caractéristiques
Les isotopes du fer
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons.
Le fer possède 28 isotopes connus dont les plus stables sont les nombres de masse varient de 45 à 72.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome.
Le fer possède également 6 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental.
Parmi ces 6 isotopes, les plus stables sont :
- Le fer 54 représentant 5,85% des isotopes nucléaires. Il possède une demie vie de 3,1.1022 années, ce qui fait de lui un isotope légèrement radioactif
- Le fer 56 qui est l'isotope nucléaire le plus abondant en représentant 91,75% des isotopes
- Le fer 57 représentant 2,12% des isotopes radioactifs
- Le fer 58 représentant 0,28% des isotopes
Mais parmi tous ces radioisotopes, le plus stable est de loin le Fer 60 qui possède une demi-vie de 1,5 million d'année alors que le Fer 55 possède une demi-vie de 2,7 années, le fer 59 une demi-vie de 44,5 jours et le Fer 52 qui possède une demi-vie de 8,5 heures seulement.
Les utilités du fer
Le fer n'est pratiquement jamais utilisé de manière pur mais sous forme d'alliages. Par exemple, à partir du fer on peut obtenir :
- La fonte lorsque l'alliage contient entre 2,1% et 6,67% de carbone
- L'acier lorsque l'alliage contient entre 0,025% et 2,1% de carbone
- Le fer industriel lorsque l'alliage possède moins de 0,025% de carbone
Depuis longtemps, le fer sous sa forme métallique, mais aussi ses oxydes sont utilisés pour fixer des informations, qu'elles soient analogiques ou numériques, sur leur supports comme les bandes magnétiques, les cassettes audio ou les disquettes. Cependant, l'usage du fer est délaissé en faveur d'autres matériaux comme les disques durs. 
Biologie humaine et fer
Le fer, comme le calcium, est un élément qui est indispensable au corps humain. Durant toute la vie de l'Homme, de ses premières à ses dernières années, les besoins en fer restent importantes et si elles ne sont pas respectée, des carences peuvent apparaître et donner naissance à des anémies ferriprives. Mais tout est poison selon la dose, le fer en surdosage est nocif pour la santé et augmente le risque d'hépatite, de cancer mais on suppose également qu'il est impliqué dans la maladie de Parkinson.
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Le pH de substance acide et égale au pH de substance basique ?
La masse des réactifs est toujours égale à la masse des produits !
Pourquoi ?
Le fer est un composé parce-que il est formé par plusieurs atomes !
Pourquoi ?