Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. Il fait partie du groupe des éléments à l'origine des métaux de transition, il montre des analogies caractéristiques avec le ruthénium, l'osmium, le cobalt et le nickel. Le fer 56 est le nucléide stable le plus lourd issu de la fusion du silicium par réactions α lors de la nucléosynthèse stellaire, qui aboutit en fait au nickel 56, lequel est instable et donne du Fe par deux désintégrations β successives ; les éléments de numéro atomique plus élevé sont synthétisés par des réactions plus énergétiques intervenant plutôt lors de l'explosion de supernovas. Le fer est ainsi l'élément le plus abondant au cœur des étoiles géantes rouges ; c'est également le métal le plus abondant dans les météorites ainsi que dans le noyau des planètes, comme celui de la Terre.

Le corps simple est le métal et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, le plus souvent sous forme d'alliages divers. Le fer pur est un métal de transition ductile, mais l'adjonction de très faibles quantités d'éléments d'additions modifie considérablement ses propriétés mécaniques. Allié au carbone et avec d'autres éléments d'additions il forme les aciers, dont la sensibilité aux traitements thermomécaniques permet de diversifier encore plus les propriétés du matériau.

Le fer minéral est présent dans la nature sous forme pure ou d'alliages à base de nickel, le plus souvent d'origine météoritique. Trop rare et surtout disséminé, il est fabriqué artificiellement par l'Homme forgeron et sidérurgiste depuis plus de trois millénaires à partir de ses principaux minerais. Les combinaisons chimiques et minérales impliquant le fer sont pléthoriques, mais les véritables minerais relativement pures à forte teneur en fer sont beaucoup moins communs et souvent très localisés dans des mines de fer la plupart connues de haute antiquité. La production mondiale de minerai de fer s'est élevée toutefois à 2,4 milliards de tonnes en 2010, assurée en grande partie par la Chine (37,5 %), devant l'Australie (17,5 %), le Brésil (15,4 %), l'Inde (10,8 %), la Russie (4,2 %) et l'Ukraine (3,0 %) ; les réserves mondiales de minerai de fer sont estimées à 180 milliards de tonnes, contenant 87 milliards de tonnes de fer, et sont détenues essentiellement par l'Ukraine (16,7 %), le Brésil (16,1 %) et la Russie (13,9 %). La Chine a produit 60 % du fer métallique mondial en 2010(environ 600 millions sur 1 milliard de tonnes) et 45 % de l'acier mondial (environ 630 millions sur 1,4 milliard de tonnes), devant le Japon (8,2 % du fer et 7,9 % de l'acier produits dans le monde).

Physico-chimie nucléaire, isotopes, fréquence de l'élément

Propriétés nucléaires

Le noyau de fer 56 possède la masse par nucléon la plus faible de tous les nucléides mais pas l'énergie de liaison la plus élevée, en raison d'une proportion de protons un peu plus élevée que le nickel 62 qui, lui, a l'énergie de liaison la plus élevée par nucléon.

Le fer 56 résulte de la désintégration naturelle du nickel 56, isotope instable produit au cœur d'étoiles massives par fusion du silicium 28 au cours de réactions alpha en cascade qui s'arrêtent au nickel précisément parce que ce dernier possède l'énergie de liaison nucléaire par nucléon la plus élevée : poursuivre la fusion, pour produire par exemple du zinc 60, consommerait de l'énergie au lieu d'en libérer.

Isotopes

Le fer possède 28 isotopes connus, de nombre de masse variant de 45 à 72, ainsi que six isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, quatre sont stables, Fe, Fe, Fe et Fe, Fe étant largement le plus abondant (91,754 %), suivi de Fe (5,845 % possiblement légèrement radioactif avec une demi-vie supérieure à 3,1×10 années), Fe (2,119 %) et Fe (0,282%). La masse atomique standard du fer est de 55,845(2) u.

Le plus stable des radioisotopes du fer est Fe avec une demi-vie de 1,5 million d'années, suivi de Fe (2,7 années), Fe (un peu moins de 44,5 jours) et de Fe (8,5 heures).

Occurrence et abondance

Le fer est le 6 élément le plus abondant dans l'Univers, il est formé comme « élément final » de fusion nucléaire, par fusion du silicium dans les étoiles massives. Tandis qu'il compose environ 5 % (en masse) de la croûte terrestre, le noyau terrestre est censé être en grande partie un alliage de fer-nickel, constituant ainsi 35 % de la masse de la Terre dans son ensemble. Le fer est peut-être, en fait, l'élément le plus abondant sur Terre ou du moins comparable (en juste 2 position) en masse à l'oxygène, mais seulement le 4 élément le plus abondant dans la croûte terrestre.

Des courants de convection dans la couche externe du noyau terrestre (noyau externe), de « l'alliage » liquide principalement fer-nickel, sont supposés être à l'origine du champ magnétique terrestre.

Corps simple

Propriétés physiques

Phases solides du fer en fonction de la pression et de la température.

C'est un métal qui, en fonction de la température, présente un évident polymorphisme métallique. L'allotropie distingue :

dans les conditions normales de température et de pression, c'est-à-dire à basses températures, un solide cristallin de structure cubique centré (fer α, structure appelée ferrite dans l'acier) ; Le fer α est fortement ferromagnétique : les moments magnétiques des atomes s'alignent sous l'influence d'un champ magnétique extérieur et conservent leur nouvelle orientation après la disparition de ce champ. Sa température de Curie est de 770 °C. Sa capacité calorifique est de 0,5 kJ/kg/°C. À température ambiante, il a une dureté entre 4 et 5 sur l'échelle de Mohs.

Le fer β bêta est une structure cubique face centrée obtenue au-dessus du point de Curie, vers 770 °C. Le ferromagnétisme du fer α disparaît sans réarrangement atomique.

à partir de 912 °C, le fer α devient cubique à faces centrées (fer γ, structure appelée ou austénite dans l'acier) , la transformation implique une variation d'énergie interne d'environ 0,22 kcal/atome-gramme ; Le fer γ est paramagnétique.

au-delà de 1 394 °C, il redevient un minéral de maille cubique centré (fer δ) ; cette transformation implique une variation d'énergie interne d'environ 0,27 kcal/atome-gramme

Le corps pur fond à 1 538 °C ;

la transformation en fer ε (structure hexagonale compacte) se produit à température ambiante à 130 kilobars.

Propriétés chimiques

Le fer est insoluble dans l'eau et les bases. Il est soluble dans les acides.

Alliages

Dans la nature, le fer est présent sous forme d'alliage à faible ou forte teneur de nickel.

Combinaisons à base de fer

Propriétés chimiques

Oxydation du métal

Le fer, combiné à l'oxygène, s'oxyde, suivant les conditions en trois oxydes de fer :

l'oxyde de fer(II) FeO (« oxyde ferreux »),

l'oxyde de fer(III) Fe2O3 (« oxyde ferrique »),

l'oxyde de fer(II,III) Fe3O4 (« oxyde magnétique »).

À l'air libre en présence d'humidité, il se corrode en formant de la rouille, constituée d'oxydes et d'oxyhydroxydes ferriques hydratés, qu'on peut écrire Fe2O3·nH2O et FeO(OH)·nH2O respectivement. La rouille étant un matériau poreux, la réaction d'oxydation peut se propager jusqu'au cœur du métal, contrairement, par exemple, à l'aluminium, qui forme une couche fine d'oxyde imperméable.

La spectroscopie Mössbauer fournit un outil puissant pour la distinction des différents degrés d'oxydation du fer. Avec cette technique, il est possible de faire une analyse quantitative en présence de mélange de phases de fer.

Les ions du fer en solution aqueuse

La coloration orangée rougeâtre de cette rivière est due à l'ion ferrique, Fer(III) ou Fe, dans les roches.

En solution aqueuse, l’élément chimique fer est présent sous forme ionique avec deux valences principales :

Fe (l'ion fer(II), anciennement appelé ferreux). Suivant l'environnement chimique en solution, il peut prendre différentes couleurs. La solution obtenue par dissolution de sel de Mohr, par exemple, présente une couleur vert pale. Une telle solution est stable pour les pH inférieurs à 6. Pour un pH supérieur à cette valeur, l'hydroxyde de fer(II) Fe(OH)2 précipite.

Fe (l'ion fer(III), anciennement appelé ferrique). Les solutions de chlorure de fer(III) sont orange, et celle de nitrate de fer(III) sont incolores. Ces solutions doivent avoir un pH inférieur à 2 car l'hydroxyde de fer(III) Fe(OH)3 est peu soluble.

Précipitation

Un certain nombre d'ions conduisent à la précipitation des ions du fer en solution. L'ion hydroxyde HO est de ceux-là (voir ci-dessus). L'ion sulfure S permet de former le sulfure de fer(II) FeS le sulfure de fer(III) et Fe2S3 pour des pH pas trop acides. Il faut en effet qu'une quantité raisonnable d'ions sulfure soit présents, ce qui n'est pas le cas à pH acide puisque l'ion sulfure est alors sous sa forme diacide, le sulfure d'hydrogène H2S.

Oxydoréduction des ions du fer

Les potentiels de référence des couples du fer sont :

Fe / Fe : E° = -0,44 V

Fe / Fe : E° = +0,77 V

Cela indique que le fer métallique n'est pas stable en milieu aqueux. Il s'oxyde d'autant plus vite que le pH est bas.

Cela indique également qu'en présence de dioxygène dissous (E°(O₂ / H₂O) = 1,3 V, les ions fer(II) ne sont pas stables non plus.

Ces potentiels de référence changent en fonction des ions présents en solution, surtout si les constantes de stabilité des complexes correspondant en Fe(II) et Fe(III) sont notablement différentes.

L'oxydoréduction est une manière de titrer les ions fer(II), par exemple par les ions cérium(IV) (couple Ce/Ce) ou par les ions permanganate MnO₄ (couple MnO₄ / Mn en milieu acide sulfurique).

Bien que la réduction en fer métallique des ions du fer soit possible, elle est rarement pratiquée à partir de solution aqueuse.

Complexation des ions fer

De nombreux complexes du fer en solution aqueuse se forment facilement, par simple addition du ligand (au bon pH). Parmi les complexes les plus courant se trouvent ceux impliquant les ligands :

ion cyanure CN

pour Fe(II) : Fe(CN)6, ion hexacyanoferrate(II), diamagnétique, jaune ; pour Fe(III) : Fe(CN)6, ion hexacyanoferrate(III), paramagnétique, orange ;

Ces complexes permettent de préparer le bleu de Prusse

ion fluorure F

pour Fe(III) : FeF, ion fluorofer(III) incolore

En chimie analytique, ce complexe permet de marquer la couleur des ions fer(III).

1,10-phénantroline (o-phen en abrégé)

pour Fe(II) : Fe(ophen)₃, rouge, ions triorphophénantrolinefer(II)

pour Fe(III) : Fe(ophen)₃, vert, ions triorphophénantrolinefer(III)

Le couple redox constitué de ces deux complexes est utilisé comme indicateur de titrage d'oxydoréduction.

ions thiocyanate SCN

pour Fe(III) : Fe(SCN), rouge sang, ion thiocyanatofer(III)

Ce complexe permet de mettre en évidence de petite quantité d'ion fer(III) en solution grâce à sa couleur caractéristique.

Chimie organométallique

Le premier complexe organométallique isolé comme tel, en 1951, fut un complexe du fer : le ferrocène. Il est constitué d'un ions fer(II) avec deux ions cyclopentadiényles C5H5. De nombreux autres complexes ont été produits depuis, soit dérivés du ferrocène, soit de nature toute différente.

Gisements

Le fer est recyclable, mais son extraction n'est pas dénuée d'impact environnemental et énergétique (Mine de Erzberg, Styrie).

La majeure partie du fer dans la croûte est combinée avec l'oxygène, formant des minerais d'oxyde de fer, tels que l'hématite (Fe2O3), la magnétite (Fe3O4) et la limonite (Fe2O3.nH2O). L'oxyde magnétique ou magnétite Fe3O4 est connu depuis l'Antiquité grecque. Il tire son nom du mont Magnetos (le grand mont), une montagne grecque particulièrement riche en ce minéral.

Environ une météorite sur vingt comprend de la taénite, unique alliage de minéral de fer-nickel (fer 35-80 %), et de la kamacite (fer 90-95 %). Bien que rares, les météorites de fer sont une source de fer nickelé, ce fer météorique arrivé sur la surface terrestre étant à l'origine de la sidérurgie au sens étymologique ; l'autre source naturelle de fer métal légèrement nickelé sont les gisements de fer tellurique ou fer natif des minéralogistes qui sont plus rares.

La couleur rouge de la surface de Mars est due à un régolithe riche en hématite amorphe ; la planète rouge est en quelque sorte une « planète rouillée ».

90% des gisements de minerai de fer dans le monde sont retenus dans une couche de faible épaisseur et très riche en Fe(II), la couche de fer rubané. Aux premier temps de la vie, à l'éon Archéen vers -2Ga à -4Ga, les cyanobactéries vivent dans des océans de Fe(II). Lorsqu'elles commencent à faire de la photosynthèse, l'oxygène produit est dissous et réagit avec Fe(II) pour former des oxydes de Fe(III) qui précipitent au fond des océans. Après consommation de Fe(II), l'oxygène se concentre dans les océans puis dans l'atmosphère, il constitue alors un poison pour la proto-vie. Ainsi, les gisements de fer rubané se trouvent systématiquement entre les couches géologiques des massifs cristallins (schistes, gneiss,...) et les couches calcaires dolomitiques (coraux) constituant les massifs préalpins.

Histoire de la métallurgie du fer

Le fer était connu dès le chalcolithique à travers les météorites de fer, et sa métallurgie demeura très confidentielle jusqu'au XII siècle av. J.-C., époque qui marque, précisément, le début de « l'Âge du fer » : les Hittites, en Anatolie, avaient développé une assez bonne maîtrise du travail du fer autour du XV siècle av. J.-C., dont leur tradition attribuait l'origine dans la région du Caucase, et cette technique semble également avoir été connue assez tôt en Inde du nord, notamment dans l'Uttar Pradesh.

Les alchimistes donnèrent au fer le nom de Mars, dieu de la guerre dans la mythologie romaine.

Jusqu'au Moyen Âge, l'Europe raffina le fer au moyen de bas fourneaux, qui ne produisent pas de fonte ; la technique du haut fourneau, qui, elle, produit de la fonte brute à partir de charbon de bois et de minerai de fer, a été mise au point en Chine au milieu du V siècle av. J.-C.

L’Occident réinvente indépendamment la technique plus d'un millier d'années après la Chine. Selon le doxographe antique Théophraste, c'est Délas, un Phrygien, qui inventa le fer.

Industrie du fer

Extraction de minerais de fer

Les principaux producteurs de minerais de fer dans le monde sont, en 2008:

BHP Billiton et Rio Tinto (39,6 % du marché mondial estimé en 2008, en cas de fusion)

Vale (ex-CVRD) (Brésil) (35,7 %)

Rio Tinto (24 % seul)

BHP Billiton (16 % seul)

Fortescue (5,4 %)

Kumba (5,2 %)

Autres (LKAB, SNIM, CVG Ferrominera, Hierro Peru, Kudremukh, CAP) (13,7 %)

En 2007, la Chine produit un tiers de l'acier mondial et attire 50 % des exportations du minerai de fer.

Recyclage

Schéma simplifié de l'approvisionnement de la sidérurgie mondiale en millions de tonnes de fer contenu, en 2012.

La plupart des métaux à base de fer sont magnétiques. Cette propriété simplifie leur tri. Dans la deuxième moitié du XX siècle, le faible coût des ferrailles rend les aciéries électriques plus compétitives que les hauts fourneaux.

Sidérurgie

Le fer s'obtient industriellement en réduisant par le monoxyde de carbone (CO) provenant du carbone, les oxydes de fer contenus dans le minerai ; ceci peut être réalisé :

Depuis l'Âge du fer et jusqu'au XIX siècle dans certaines régions du monde : par réduction du minerai avec du charbon de bois dans un bas fourneau ou bas-foyer. On obtient, sans passer par une phase liquide, une masse hétérogène de fer, d'acier voire de fonte, mélangés avec des scories, appelée « loupe », « massiot » ou « éponge de fer ». Afin de rendre le métal propre à l'élaboration d'objets, la « loupe » peut être brisée et triée par type de teneur en carbone ou plus simplement être directement compactée à la forge.

C'est avec le développement des moulins et de la force hydraulique, que la lignée technique du haut fourneau a pu se développer et s'est globalement imposée sur celle du bas fourneau. La principale différence dans ce procédé est que la réduction des oxydes de fer se fait en même temps que la fusion. Le métal est produit en phase liquide, mais, en absorbant le carbone du coke, il se transforme en fonte, qui doit alors être ultérieurement transformée en fer.

C'est aussi en ajoutant de la silice au minerai à gangue calcaire, ou du calcaire au minerai à gangue siliceuse, que l'on est passé au haut fourneau : une proportion précise de silice et de calcaire donne un laitier facilement fusible qui se sépare naturellement de la fonte liquide. La fonte liquide présente également de meilleur propriété de fusibilité que le fer car sa température de fusion est au moins 200 °C plus basse. Pendant longtemps les haut fourneaux ont fonctionné au charbon de bois. Le coke, plus dur et plus abondant, a permis de faire des hauts fourneaux beaucoup plus hauts mais produisant une fonte chargée en soufre.

Pour obtenir un métal forgeable, il faut affiner la fonte. Cette étape, réalisée dans une aciérie consiste essentiellement à décarburer la fonte pour obtenir un alliage plus faible en carbone : fer ou acier. La fonte est transformée en acier au convertisseur. Dans cette cuve, on souffle de l'oxygène sur ou dans la fonte pour en éliminer le carbone. Si l'élimination du carbone par combustion avec l'oxygène est l'étape principale dans l'affinage de la fonte, l'aciérie va également :

éliminer le soufre venant du coke chargé dans le haut-fourneau. En injectant du carbure de calcium, du magnésium et/ou de la soude, le soufre va former des oxydes qui vont flotter vers le laitier de la fonte. Ce laitier sera alors enlevé à l'aide d'un racloir.

brûler le silicium dissous dans la fonte. Cette combustion est la première réaction chimique qui se produit dans un convertisseur. Elle est suivie immédiatement par la combustion du carbone.

éliminer le phosphore venant du minerai. Comme le soufre, cet autre élément fragilisant, on procède par réaction avec de la chaux dans le convertisseur, pour former du P2O5 qui, en allant dans le laitier, sera éliminé par séparation d'avec le fer liquide. La réaction de déphosphoration est la troisième et dernière réaction chimique recherchée dans le convertisseur

Dans certains cas, l'abondance de gaz naturel ou la difficulté d'adapter le minerai de fer au haut fourneau, ont mené à l'adoption de la filière dite de « réduction directe ». Le principe consiste à réduire le fer présent dans les minerais sans passer par l'étape de fusion (comme au bas fourneau), en utilisant des gaz réducteurs obtenus à partir de hydrocarbures ou de charbon. Un grand nombre de procédés a été développé. En 2010, 5 % de l'acier produit est issu de fer obtenu par réduction directe.

Alliages

Fragments purs (à plus de 99,97 %) de fer, raffinés par électrolyse, à côté d’un cube d’1 cm³ de fer de haute pureté (99,9999 %), pour comparaison. Attention : la comparaison est faussée du fait du polissage du cube seul.

Le fer n'est pratiquement pas utilisé à l'état pur (hormis pour résoudre certains problèmes de soudabilité, notamment sur aciers inoxydables). La fonte et l'acier (1.000 Mt) sont les principaux alliages :

la fonte contient de 2,1 % à 6,67 % de carbone ;

l'acier contient de 0,025 % à 2,1 % de carbone, le fer étant le principal élément entrant dans sa composition ;

en dessous de 0,025 % de carbone, on parle de fers industriels.

L'ajout de divers éléments d'additions permet d'obtenir des fontes et des aciers spéciaux, mais l'élément ayant la plus forte incidence sur les propriétés de ces alliages reste le carbone.

Les aciers inoxydables doivent leurs propriétés de résistance à la corrosion à la présence de chrome qui, en s'oxydant, va former une fine pellicule protectrice.

Produits

L'appellation « fil de fer » ne signifie en rien fil en fer pur, les fils de fer sont en fait fabriqués en acier doux, très malléable.

Le fer métallique et ses oxydes sont utilisés depuis des décennies pour fixer des informations analogiques ou numériques sur des supports appropriés (bandes magnétiques, cassettes audio et vidéo, disquettes). L'usage de ces matériaux est cependant désormais supplanté par des composés possédant une meilleure permittivité, par exemple dans les disques durs.

Utilisation biochimique

Le fer est un élément indispensable au corps humain. Dans les toutes premières années de la vie d'un enfant, les besoins en fer alimentaire sont très importants, sous peine de carence alimentaire (anémie ferriprive). Par ailleurs, un surdosage en fer est également nocif pour la santé. En effet, une quantité trop importante de fer augmenterait le risque d'hépatite, de cancer, et pourrait être impliqué dans la maladie de Parkinson.

Complexe bioinorganique

L'hémoglobine du sang est une métalloprotéine constituée d'un complexe du fer(II). Ce complexe permet aux globules rouges de transporter le dioxygène des poumons aux cellules du corps. La solubilité du dioxygène dans le sang est en effet insuffisante pour alimenter efficacement les cellules. Ce complexe est constitué d'un cation Fer(III) complexé par les quatre atomes d'azote d'une porphyrine et par l'azote d'un résidu histidine appartenant à la chaîne protéique. Le sixième site de complexation du fer est soit vacant, soit occupé par une molécule de dioxygène.

Il est notable que le fer(II) fixe une molécule de dioxygène sans être oxydé. Cela est dû à l’encombrement du fer par la protéine.

Dans l'alimentation

Le fer est un oligo-élément et fait partie des sels minéraux indispensables qu'on retrouve dans les aliments, mais peut être toxique sous certaines formes. Une carence en fer est source d'anémie et peut affecter le développement cognitif et socio-émotionnel du cerveau de l'enfant ou exacerber les effets de certaines intoxications (saturnisme par exemple).

Le fer est essentiel au transport de l'oxygène et à la formation des globules rouges dans le sang. Il est un constituant essentiel des mitochondries, puisqu'il entre dans la composition de l'hème du cytochrome c. Il joue aussi un rôle dans la fabrication de nouvelles cellules, d'hormones et de neurotransmetteurs. Le fer contenu dans les végétaux (fer dit « non héminique ») Fe ou fer ferrique est moins bien absorbé par l'organisme que celui contenu dans les aliments crus d'origine animale (fer « héminique ») Fe ou fer ferreux. La cuisson des viandes transforme une partie du fer héminique en fer non héminique, moins biodisponible. Toutefois, l'absorption du fer est favorisée si on le consomme avec certains nutriments, comme la vitamine C ou le jus de citron. Mettre du jus de citron sur ses aliments est donc une excellente habitude culinaire si l'on manque de fer ; par contre, un complément en vitamine C est inutile si l'on ne souffre pas de carence en vitamine C (la carence extrême est le scorbut), même si cela ne peut pas mener à une hypervitaminose puisque la vitamine C est hydrosoluble (et donc son surplus s'élimine par la sudation et la voie urinaire).

En revanche son absorption est inhibée par la consommation de thé et/ou de café car les tanins (polyphénols) sont des chélateurs de fer. C'est pourquoi il est recommandé aux personnes à risques (adolescentes, femmes enceintes, femmes en âge de procréer, végétariens) et buveuses de thé ou de café d'en boire plutôt une heure avant le repas ou deux heures après.

L'accumulation de fer dans l'organisme entraîne la mort cellulaire. Des chercheurs de l'INSERM suspectent, à cause de cela, que l'excès de fer pourrait être impliqué dans la dégénérescence des neurones chez les patients atteints de la maladie de Parkinson.

Pour la femme en ménopause et l’homme adulte, les apports journaliers recommandés de fer sont de 10 mg ; ce besoin nutritionnel est de 16 à 18 mg pour la femme de sa puberté à la ménopause.

En pharmacie

Le fer est utilisé en tant que médicament. Il est utilisé dans les cas de carences en fer (dites « carence martiale ») pouvant provoquer une asthénie, voire une anémie ferriprive. Il peut être donné par voie orale ou en injection.

Symbolique

Le fer est l'attribut d'Héphaïstos, dieu grec de la métallurgie et des volcans.

Le fer symbolise la solidité (ex. : Le pot de terre et le pot de fer, la fable de Jean de La Fontaine).

Dans la mythologie le fer symbolise la corruption ou la déchéance, par opposition à l'or, métal plus noble. Le mythe des races, d'Hésiode, où le dernier et le pire de tous les âges est l'âge de fer, constitue une des illustrations de cette valeur symbolique du fer dans les récits mythologiques.

Les noces de fer symbolisent les 41 ans de mariage dans la tradition française.

Calendrier républicain

Dans le calendrier républicain, le Fer était le nom attribué au 23 jour du mois de nivôse.

Commerce

La France est nette exportatrice de fer, d'après les douanes françaises. En 2014, le prix moyen à la tonne à l'export était de 55 €.

铁是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原子序数是26，它的相对原子质量是56。它是过渡金属的一种。铁是最常用的金属，也是地球上质量比例最高的金属，是地球外核及内核的主要成份，是地壳上丰度第四高的元素。铁常出现在类地行星中，因为铁是高质量恒星核融合后的产物，镍-56是放热核融合反应的最后一个产物，之后会衰变成最常见的铁同位素。

铁和其他8族元素相同，其氧化态范围很广，由−2到+6，但其中+2和+3是最常见的氧化态。在流星体及低氧的环境下，铁会以单质的形式存在，但是铁很容易和氧气和水反应。铁的表面是有光泽的银灰色，但在空气中铁会反应生成水合的氧化铁，一般称为铁锈。许多金属在氧化后会形成钝化的氧化层，保护内部的金属不被氧化，但氧化铁的体积较铁要大，因此氧化铁会剥落，无法保护内部的铁不受腐蚀。

性质

物理性质 铁是有光泽的银白色金属，硬而有延展性，熔点为1538℃，沸点为2750℃，有很强的铁磁性，并有良好的可塑性和导热性。晶体结构为体心立方结构，晶格常数a=2.87埃。日常生活中的铁通常含有碳因而暴露在氧气中容易在遇到水的情况下发生电化学腐蚀，而纯度较高的铁则不易腐蚀。 化学性质 氧化态 代表性化合物 −2 四羰基铁酸二钠（Collman试剂） −1 0 五羰基铁 1 二羰基环戊二烯基铁二聚物 ("Fp2") 2 硫酸亚铁、二茂铁 3 氯化铁、四氟硼酸二茂铁 4 5 6 高铁酸钾 具有金属单质的通性，能与非金属单质、酸、盐等反应。 铁在氧气中燃烧后生成四氧化三铁 在高温下，铁可以与水蒸汽反应，生成四氧化三铁和氢气。 铁元素可以形成3种氧化物，分别是氧化亚铁（FeO），氧化铁（Fe2O3），和四氧化三铁（Fe3O4）（FeO·Fe2O3）。 铁和非氧化性酸反应得到Fe（亚铁离子，浅绿色），和氧化性酸反应得到Fe（铁离子，黄色），铁在浓硫酸和浓硝酸中钝化。 铁加热、加压下可以和一氧化碳反应得到羰基化合物： 铁和氯气反应（点燃）得到三氯化铁，而和硫反应（加热）只能得到硫化亚铁： 铁和Fe反应得到Fe：

发现

铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成分之一，铁在自然界中分布极为广泛，但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点（1812K）又比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石，陨石中含铁的百分比很高，是铁和镍、钴等金属的混合物，在融化铁矿石的方法尚未问世，人类无法大量获得生铁的时候，铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金属。 铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个光辉里程碑，它把人类从石器时代、青铜器时代带到了铁器时代，推动了人类文明的发展。至今铁仍然是现代化学工业的基础，人类进步所必不可少的金属材料。

名称由来

分布

铁是宇宙中第六丰富的元素，也是最常见的耐火元素。它是因为大质量恒星的硅燃烧过程在恒星核合成的最后放热阶段形成的。 铁是地球上分布最广的金属之一。约占地壳质量的5.1%，居元素分布串行中的第四位，仅次于氧、硅和铝。 在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的 铁都以化合物的状态存在。铁的主要矿石有：赤铁矿Fe2O3，含铁量在50%~60%之间；磁铁矿Fe3O4，含铁量60%以上，有亚铁磁性，此外还有褐铁矿Fe2O3·nH2O、菱铁矿FeCO3和黄铁矿FeS2，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、 辽宁鞍山等。

制备

单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4）为原料，与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应，焦炭燃烧产生二氧化碳（CO2），二氧化碳与过量的焦炭接触就生成一氧化碳（CO），一氧化碳和矿石内的氧化铁作用就生成金属铁。 以上反应都是可逆反应，所产生的一氧化碳浓度越大越好，要使反应进行完全必须在800度以上进行。 化学纯的铁是用氢气还原纯氧化铁来制取，也可由五羰基铁来制取，通过其热分解来得到纯铁。 铁也可以通过铝热反应得到：

用途

在日常生活里，铁可以算是最有用、最廉价、最丰富、最重要的金属。工农业生产中，铁是最重要的基本结构材料，铁合金用途广泛，例如钢就是铁和碳及其他金属的合金；国防和战争更是钢铁的较量，钢铁的年产量代表一个国家的现代化水准。 对于人体，铁是不可缺少的微量元素。在十多种人体必需的微量元素中，铁无论在重要性上还是在数量上，都居于首位。 一个正常的成年人全身含有3克多铁，相当于一颗小铁钉的质量。人体血液中的血红蛋白就是铁的配合物，它具有固定氧和输送氧的功能。人体缺铁会引起贫血症。只要不偏食，不大出血，成年人一般不会缺铁。但由于女生会来月经等而造成血液流失，导致女性的铁质流失，所以女性宜食的食品中很多都含有丰富的铁质。 所谓煤气中毒（一氧化碳中毒），也是由于血红素中铁离子（II）上原本氧气的连接位被一氧化碳占据，丧失了吸收氧分子的能力，使人窒息中毒而死亡。 铁还是植物制造叶绿素不可缺少的催化剂。如果一盆花缺少铁，花就会失去颜色和芳香，叶子也发黄枯萎。一般土壤中也含有不少铁的化合物。

世界10大铁矿产国

世界10大铁消费国之消费量