Figura 1. Fierul, cu numărul atomic 26 și greutatea atomică de 55,845.

Fierul (Fe) este al 26-lea element din tabelul periodic și a fost folosit de oameni de peste 5000 de ani. Este unul dintre cele mai abundente metale de pe Pământ, constituind 5,6% din scoarța terestră și aproape tot nucleul Pământului.

Câteva proprietăți utile ale fierului includ:

Fierul a jucat un rol cheie în istoria omenirii, deoarece cei care îl puteau manipula pentru a confecționa arme, unelte și alte materiale au câștigat putere economică și politică. În societatea modernă, fierul este cel mai important dintre toate metalele, deoarece este folosit pentru a confecționa diferite tipuri de oțel care este utilizat într-o gamă variată de aplicații. Oțelul este folosit pentru a face agrafe de hârtie, zgârie-nori și orice altceva.

Fierul este, de asemenea, un element important în viața plantelor și animalelor. La plante joacă un rol în crearea clorofilei, iar la oameni joacă un rol crucial în sistemul vascular.

Utilizarea energetică a fierului în societate

Figura 2. Armătura, prescurtare de la „armătură”, este făcută din fier (nu din fier pur, ci din aliajul său, oțelul), este folosită pentru a întări betonul.

Fierul reprezintă 95% din tot tonajul de metal produs la nivel mondial, în fiecare an fiind produse peste 500 de milioane de tone de fier nou și 300 de milioane de tone de fier reciclat. Această producție de fier este posibilă datorită rezervelor enorme de fier de pe Pământ, care depășesc 100 de miliarde de tone. Cea mai mare parte a exploatării miniere are loc în China, Brazilia, Australia, Rusia și Ucraina.

În jur de 18% din consumul de energie industrială la nivel mondial este alocat mineritului, prelucrării și fabricării produselor din fier și oțel. În ceea ce privește energia efectivă, se utilizează aproximativ 19 din cei 106 exajouli (1019 jouli) care intră în sectorul industrial în fiecare an.

Fierul are o energie încorporată de 20-25 megajouli pe kilogram (MJ/kg), care reprezintă energia necesară pentru extragerea, rafinarea și prelucrarea acestuia. Acest lucru situează consumul anual de energie pentru obținerea fierului în jurul valorii de 10 exajouli.

Pentru a afla mai multe despre ce se întâmplă cu fierul după ce este extras, consultați: Oțel

Proprietăți magnetice

Fierul este unul dintre puținele elemente care prezintă feromagnetism. Structura moleculară a fierului este de așa natură încât există domenii de electroni care își aliniază spinii, rezultând câmpuri magnetice foarte bine localizate. Cu toate acestea, aceste domenii sunt adesea orientate aleatoriu, astfel încât materialul în vrac nu prezintă proprietăți magnetice. Caracteristica interesantă a materialului apare atunci când fierului i se aplică un câmp magnetic extern, ceea ce face ca aceste domenii să se alinieze unele cu altele, iar materialul este numit magnetizat.

Materialele feromagnetice precum fierul sunt foarte utile în viața de zi cu zi, precum și în aplicații specializate. Printre utilizările comune se numără motoarele electrice, generatoarele, transformatoarele, telefoanele și difuzoarele.

Stabilitate nucleară

Grupa fierului (de la crom la nichel) conține cei mai stabili izotopi dintre toate elementele, având cea mai mare energie de legătură pe nucleon. Semnificația acestui fapt este esențială pentru abundența acestor metale în univers, precum și pentru producția tuturor elementelor mai grele care sunt create de supernove. Fuziunea nucleară în stelele grele este oprită de aceste elemente stabile, deoarece procesul de fuziune nu mai poate exercita mai multă energie, provocând colapsul stelar și declanșarea supernovelor.

Video

Video-ul de mai jos face parte din proiectul periodic videos al Universității din Nottingham. Aceștia au creat o suită completă de videoclipuri scurte despre fiecare element din tabelul periodic al elementelor.