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{{Infobox Élément/Fer}}
{{Infobox Élément/Fer}}


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Le '''fer''' est l'[[élément chimique]] de [[numéro atomique]] 26, de [[liste des éléments chimiques|symbole]] Fe.

Le corps simple est le [[métal]] et le matériau [[Ferromagnétisme|ferromagnétique]] le plus courant dans la vie quotidienne, le plus souvent sous forme d'[[alliage]]s divers. Le fer pur est un [[métal de transition]] [[ductilité|ductile]], mais l'adjonction de très faibles quantités d'éléments additionnels modifie considérablement ses propriétés mécaniques. Allié au [[carbone]] et avec d'autres éléments d'addition il forme les [[acier]]s, dont la sensibilité aux [[Traitement thermomécanique|traitements thermomécaniques]] permet de diversifier encore plus les propriétés du matériau.

== Généralités ==
Le fer 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]].

=== Étymologie ===
Le mot français « [[wikt:fer|fer]] » est issu du latin ''[[wikt:ferrum|ferrum]]'', de même sens<ref>{{Lien web|auteur=Félix Gaffiot |titre=Dictionnaire latin-français, entrée "ferrum, i, n."|année=1934 |url=https://www.lexilogos.com/latin/gaffiot.php?q=ferrum |site=lexilogos.com |consulté le= 21/02/2022|passage=page 662}}. </ref>. Il est "indénombrable"<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=Annexe : Glossaire grammatical|url=https://fr.wiktionary.org/wiki/Annexe:Glossaire_grammatical#I |site=Wiktionnaire|consulté le=22/02/2022|passage=entrée « indénombrable »}}. </ref> (au sens où, quand il désigne le métal, il ne s'utilise pas au pluriel ni directement avec un [[numéral]]{{note|groupe=Note|Ce qui n'est pas le cas dans une expression comme « [[wikt:avoir plusieurs fers au feu|avoir plusieurs fers au feu]] », où le mot fer admet le pluriel quand il désigne {{incise|ici métaphoriquement}} un outil<ref> {{Lien web|langue=fr|titre="Tenir deux fers au feu"|url=https://www.linternaute.fr/expression/langue-francaise/19159/tenir-deux-fers-au-feu/ |site=lintern@ute.fr |consulté le= 23/02/2022}}. </ref>.}}).

Le mot latin ''ferrum'' était traditionnellement rattaché à la famille de sens de ''[[wikt:firmus|firmus]]'' (« ferme, solide »)<ref> {{Ouvrage|langue=en|nom=Charlton T. Lewis & Charles Short |titre= ''A Latin Dictionary''|éditeur=The Clarendon Press |année=1879|lieu=Oxford |passage=entrée "ferrum"|lire en ligne=http://www.perseus.tufts.edu/hopper/text?doc=Perseus:text:1999.04.0059:entry=ferrum }}. </ref>. Mais aujourd'hui on voit dans l’espagnol ''hierro'' et l’anglais ''iron'' (même sens) un emprunt celtique et on le rattache plutôt au radical de ''[[wikt:aes|aes]] '' (« airin » et autres métaux) et sa racine [[Indo-européen commun|indo-européenne]] reconstruite : ''*ḫeṷis'' ou encore ''*ai̯os-'' [« métal »,(cuivre, bronze ou fer)]<ref> {{Ouvrage|langue=de/en|nom=[[Julius Pokorny]] |traduction titre=Dictionnaire étymologique indo-germanique|titre=Indogermanisches etymologisches Wörterbuch|éditeur=A. Francke|lieu=Tübingen–Berne–Munich|année=1957/1969|passage=entrées "ai̯os" et "ḫeṷis"|lire en ligne=https://web.archive.org/web/20100523211431/http://dnghu.org/indoeuropean.html }}.</ref>.

== Physico-chimie nucléaire, isotopes, fréquence ==
Le [[fer 56]] est le [[Isotope stable|nucléide stable]] le plus lourd issu de la [[Fusion du silicium (réaction nucléaire)|fusion du silicium]] par [[Réaction alpha|réactions α]] lors de la [[nucléosynthèse stellaire]], qui produit en fait du [[nickel 56]], lequel est instable et donne du <sup>56</sup>Fe par deux [[Radioactivité β|désintégrations β<sup>+</sup>]] successives ; les éléments de [[numéro atomique]] plus élevé sont synthétisés par des réactions plus énergétiques intervenant plutôt lors de l'explosion de [[supernova]]s.


=== Propriétés nucléaires ===
=== Propriétés nucléaires ===
Le noyau de [[fer 56]] possède la masse par [[nucléon]] la plus faible de tous les [[nucléide]]s mais pas l'énergie de liaison la plus élevée, en raison d'une proportion de [[proton]]s un peu plus élevée que le [[nickel 62]] qui, lui, a l'énergie de liaison la plus élevée par nucléon<ref>{{en}} [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin2.html#c1 ''The Most Tightly Bound Nuclei''] (« Les nucléides les plus solidement liés »).</ref>.
Le noyau de [[fer 56]] possède la masse par [[nucléon]] la plus faible de tous les [[nucléide]]s mais pas l'énergie de liaison la plus élevée, en raison d'une proportion de [[proton]]s un peu plus élevée que le [[nickel 62]] qui, lui, a l'énergie de liaison la plus élevée par nucléon<ref>{{en}} [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/nucbin2.html#c1 ''The Most Tightly Bound Nuclei''] (« Les nucléides les plus solidement liés »).</ref>.


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 [[Réaction alpha|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 {{nobr|zinc 60}}, consommerait de l'énergie au lieu d'en libérer.
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 [[Réaction alpha|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 {{nobr|zinc 60}},{{Autres projets

=== Isotopes ===
{{article détaillé|Isotopes du fer}}

Le fer possède 28 isotopes connus, de nombre de masse variant de 45 à 72, ainsi que six [[isomérie nucléaire|isomères nucléaires]]. Parmi ces isotopes, quatre sont stables, <sup>54</sup>Fe, <sup>56</sup>Fe, <sup>57</sup>Fe et <sup>58</sup>Fe. <sup>56</sup>Fe est largement le plus abondant (91,754 %), suivi de <sup>54</sup>Fe (5,845 % possiblement légèrement radioactif avec une [[demi-vie]] supérieure à {{unité|3.1 e22 années}}), <sup>57</sup>Fe (2,119 %) et <sup>58</sup>Fe (0,282 %). La masse atomique standard du fer est de {{nombre|55.845(2)|[[unité de masse atomique unifiée|u]]}}.

Le plus stable des radioisotopes du fer est <sup>60</sup>Fe avec une demi-vie de {{nombre|1.5 million}} d'années, suivi de <sup>55</sup>Fe ({{nombre|2.7 années}}), <sup>59</sup>Fe (un peu moins de {{nombre|44.5 jours}}) et de <sup>52</sup>Fe ({{nombre|8.5 heures}}).

== Occurrence et abondance naturelle ==
Le fer est le métal le plus abondant dans les [[météorite]]s ainsi que dans le [[Noyau planétaire|noyau des planètes]], comme [[noyau terrestre|celui de la Terre]].

Le [[Fer (minéral)|fer minéral]] est présent dans la nature sous forme pure ou plus rarement sous forme d'alliage avec du nickel (5 à 18 %) d'origine [[Fer météoritique|météoritique]] mais aussi sous forme de fer terrestre dit « tellurique ». Trop rare et surtout disséminé, il est fabriqué artificiellement par l'Homme [[forgeron]] et [[sidérurgiste]] et massivement dans certaines civilisations caucasiennes 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 purs à forte teneur en fer sont beaucoup moins communs et souvent très localisés dans des [[Mine de fer|mines de fer]] la plupart connues de haute antiquité.

Le fer est le {{6e|élément}} le plus abondant dans l'[[Univers]], il est formé comme « élément final » de [[fusion nucléaire]], par [[Fusion du silicium (réaction nucléaire)|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 {{2e|position}}) en masse à l'[[oxygène]], mais seulement le {{4e|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]].

== Fonctions dans la biosphère ==
Le fer joue un rôle majeur en tant qu'[[oligoélément]] ou [[micronutriment]] pour de nombreuses espèces, et comme élément régulant l'amplitude et la dynamique de la [[productivité primaire]] océanique, ce qui en fait une composante essentielle des [[cycles biogéochimiques]] marins et des [[puits de carbone marin]]s<ref name=TagliabueNature2017/>.

Les données récentes montrent que le cycle du fer océanique d'abord supposé lié aux apports de poussières riches en fer est en réalité bien plus complexe, et étroitement couplé biogéochimiquement avec des nutriments majeurs (carbonés, azotés)<ref name=TagliabueNature2017>Alessandro Tagliabue, ''The integral role of iron in ocean biogeochemistry'', ''Nature'', 543, 51–59, 2 mars 2017, {{doi|10.1038/nature21058}} ([http://www.nature.com/nature/journal/v543/n7643/full/nature21058.html résumé])</ref>. On a montré en 2017 que dans les zones pauvres en fer de l'Antarctique, le fer particulaire issu du rabotage des roches par les glaciers est une source alternative de fer que le [[phytoplancton]] sait exploiter<ref>Kristen French, ''Iron chemistry matters for ocean carbon uptake'', 26 juin 2017, Earth Institute, Columbia University</ref>.
Des études ont montré que certains phytoplanctons semblent effectivement bénéficier d'un taux élevé de {{CO2}}, mais pour assimiler ce {{CO2}} il leur faut aussi du fer ; il est spéculé depuis la fin du {{s-|XX|e}} que l'ensemencement de l'océan avec du fer pourrait aider à limiter le changement climatique. Or on découvre que chez la plupart des espèces phytoplanctoniques, ce fer n’est assimilable qu’en présence de carbonates. Problème : ces derniers sont détruits par l’acidification induite par la solubilisation du {{CO2}} dans l’eau<ref>[http://www.actu-environnement.com/media/pdf/news-22635-OMM-bulletin-annuel-GES-2014.pdf ''The State of Greenhouse Gases in the Atmosphere Based on Global Observations through 2013''] (consulté le 11 septembre 2014), voir notamment le {{chap.|''Ocean acidification''}}, {{p.|4}}.</ref>.

== Corps simple ==
Le fer dévoile un polymorphisme métallique. L'allotropie n'en applique pas moins un changement basique du cortège des propriétés physiques (dilatation, résistivité, chaleur spécifique liée à la structure cristallochimique{{etc.}}).

=== Propriétés physiques ===
[[Fichier:Fer-3 phases.jpg|redresse=1.33|gauche|vignette|Phases solides du fer en fonction de la pression et de la température.]]
{{clr|left}}
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 aux basses températures ou « à basse température », un solide [[cristal]]lin de structure [[cubique centré]]e (fer α, structure appelée [[ferrite (acier)|ferrite]] dans l'acier). Le fer α est fortement [[ferromagnétisme|ferromagnétique]] : les [[moment magnétique|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 {{tmp|770|°C}}. Sa [[capacité calorifique]] est de {{unité|0.5|kJ||kg|-1|°C|-1}}. À température ambiante, il a une [[dureté (matériau)|dureté]] entre 4 et 5 sur l'[[échelle de Mohs]]. Sa masse volumique avoisine {{unité|7.86|g||cm|-3}} à {{tmp|20|°C}}. Le fer alpha est caractérisé par une chaleur de sublimation atomique équivalent à {{unité|99.6|kcal/atome-gramme}} à température ambiante ({{unité|298 K}}) ;
* le fer β bêta est une structure cubique face centrée obtenue au-dessus du point de Curie, vers {{tmp|770|°C}} ou {{unité/2|1042|K}}. Le ferromagnétisme du fer α disparaît sans réarrangement atomique ;
* dès les hautes températures à pression ambiante, à partir de {{tmp|912|°C}}, le fer α devient un fer [[cubique à faces centrées]] (fer γ, structure appelée [[austénite]] dans l'acier), la transformation implique une variation d'énergie interne d'environ {{unité|0.22|kcal/atome-gramme}} à {{unité|1184 K}}. Le {{nobr|fer γ}} est [[paramagnétique]] ;
* au-delà de {{tmp|1394|°C}} ou {{unité|1665 K}}, il redevient un minéral de maille [[cubique centré]]e (fer δ) ; cette transformation implique une variation d'énergie interne d'environ {{unité|0.27|kcal/atome-gramme}} ;
* la transformation en fer ε (structure [[Système cristallin hexagonal|hexagonale compacte]]) se produit à température ambiante à {{unité|130|[[Bar (unité)|kilobars]]}}<ref>{{article | langue=en | auteur1=R.L. Clendenen | auteur2=H.G. Drickamer | titre=The effect of pressure on the volume and lattice parameters of ruthenium and iron | périodique=Journal of Physics and Chemistry of Solids | lien périodique=Journal of Physics and Chemistry of Solids | année=1964 | volume=25 | numéro=8 | passage=865-868 | doi=10.1016/0022-3697(64)90098-8}}.</ref>{{,}}<ref>{{article | langue=en | auteur1=Ho-Kwang Mao | auteur2=William A. Bassett | auteur3=Taro Takahashi | titre=Effect of Pressure on Crystal Structure and Lattice Parameters of Iron up to {{nobr|300 kbar}} | périodique=Journal of Applied Physics | lien périodique=Journal of Applied Physics | année=1967 | volume=38 | numéro=1 | passage=272-276 | doi=10.1063/1.1708965}}.</ref>.

Le corps pur fond à {{tmp|1538|°C}} avec une [[chaleur latente de fusion]] qui est de l'ordre de {{unité/2|3.7|kcal/atome-gramme}}. L'ébullition du fer, caractérisée par une chaleur latente d'ébullition de l'ordre de {{unité/2|84.18|kcal/atome-gramme}} apparaît vers {{tmp|2860|°C}}, en pratique pour un corps simple plus ou moins impur entre {{tmp|2750|°C}} et {{tmp|3000|°C}}.

=== Propriétés chimiques ===
Le fer est insoluble dans l'eau et les bases. Il est attaqué par les acides.

== Chimie du fer ==
Le fer présente essentiellement trois [[Nombre d'oxydation|degrés d'oxydation]] :
* 0 dans le [[corps simple]] fer et ses [[alliage]]s ;
* +II dans les composés '''ferreux''' ([[ion ferreux]] Fe{{exp|2+}} dans les composés ioniques) ;
* +III dans les composés '''ferriques''' ([[ion ferrique]] Fe{{exp|3+}} dans les composés ioniques).

Dans les [[carbure de fer|carbures]], le degré d'oxydation du fer n'est pas définissable de façon univoque. On en connaît trois, de [[formule brute|formules]] {{fchim|Fe|3|C}}, {{fchim|Fe|5|C|2}} et {{fchim|Fe|7|C|3}}.

À très haute [[température thermodynamique|température]], le fer peut être présent dans des états d'[[ionisation]] bien plus élevés, dont on peut observer plusieurs [[raie spectrale|raies d'émission]] dans l'atmosphère [[Soleil#Atmosphère|du Soleil]] et [[atmosphère stellaire|des autres étoiles]]. Les ions Fe{{exp|9+}} et Fe{{exp|10+}} notamment, également notés Fe{{exp|X}} et Fe{{exp|XI}}, sont détectés dans les zones de la [[couronne solaire]] portées à des températures de l'ordre de {{unité|1-1,5 e6 K}}<ref>{{Article| langue=en| titre=Mapping the distribution of electron temperature and Fe charge states in the corona
with total solar eclipse observations| auteur1=S. Rifai Habbal| auteur2=M. Druckmüller| auteur3=H. Morgan| auteur4=A. Daw| auteur5=J. Johnson| et al.=oui| périodique=[[The Astrophysical Journal]]| volume=708| date=10 janvier 2010| pages=1650-1662| doi=10.1088/0004-637X/708/2/1650| accès doi=libre| consulté le=9 février 2023}}.</ref>. L'ion Fe{{exp|16+}}, noté Fe{{exp|XVII}}, a la même [[configuration électronique]] que le [[néon]], ce qui le rend stable dans une large gamme de températures (environ {{unité|2-10 e6 K}}) ; on le détecte dans les [[éruption solaire|éruptions solaires]]<ref>{{Article| langue=en| titre=Experiment resolves long-standing iron-spectrum discrepancy| auteur1=Daniel Garisto| périodique=[[Physics Today]]| date=2 février 2023| doi=10.1063/PT.6.1.20230202a| accès doi=libre| consulté le=8 février 2023}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article| langue=en| titre=Experiment resolves long-standing iron-spectrum discrepancy| auteur1=Steffen Kühn| auteur2=Charles Cheung| auteur3=Natalia S. Oreshkina| auteur4=René Steinbrügge| auteur5=Moto Togawa| et al.=oui| périodique=[[Physical Review Letters]]| volume=129| numéro=24| numéro article=245001| date=5 décembre 2022| doi=10.1103/PhysRevLett.129.245001| lire en ligne=http://link.aps.org/pdf/10.1103/PhysRevLett.129.245001| accès url=libre| consulté le=8 février 2023}}.</ref>.

=== Oxydation du métal ===
Le fer, combiné à l'oxygène, s'oxyde, suivant les conditions en trois [[Oxyde de fer|oxydes de fer]] :
* l'[[oxyde de fer(II)]] FeO (« ''oxyde ferreux'' ») ;
* l'[[oxyde de fer(III)]] {{formule chimique|Fe|2|O|3}} (« ''oxyde ferrique'' ») ;
* l'[[oxyde de fer(II,III)]] {{formule chimique|Fe|3|O|4}} (« ''oxyde magnétique'' »).

À l'[[air]] libre en présence d'humidité, il se [[corrosion|corrode]] en formant de la [[rouille (oxyde)|rouille]], constituée d'oxydes et d'[[Oxyhydroxyde de fer(III)|oxyhydroxydes ferriques]] hydratés, qu'on peut écrire {{formule chimique|Fe|2|O|3|·''n''H|2|O et FeO(OH)·''n''H|2|O}} 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 ===
[[Fichier:IronInRocksMakeRiverRed.jpg|upright=1.3|vignette|La coloration orangée rougeâtre de cette rivière est due à l'[[ion]] ferrique, Fe(III) ou Fe<sup>3+</sup>, dans les roches.]]

En solution aqueuse, l’élément chimique fer est présent sous forme ionique avec deux valences principales :
* Fe{{exp|2+}} (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 pâle. Une telle solution est stable pour les pH inférieurs à 6. Pour un pH supérieur à cette valeur, l'hydroxyde de fer(II) {{Formule chimique|Fe(OH)|2}} précipite ;
* Fe{{exp|3+}} (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) {{Formule chimique|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<sup>−</sup> est de ceux-là (voir ci-dessus). L'ion [[sulfure]] S<sup>2−</sup> permet de former le [[sulfure de fer(II)]] FeS, le sulfure de fer(III) et {{Formule chimique|Fe|2|S|3}} 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]] {{Formule chimique|H|2|S}}.

=== Oxydoréduction des ions du fer ===
[[Image:Pourbaix Diagram of Iron.svg|vignette|Le [[diagramme de Pourbaix]] du fer fournit des informations sur le [[Nombre d'oxydation|degré d'oxydation]] attendu du fer en solution aqueuse en fonction du [[Potentiel d'oxydoréduction|potentiel]] Ԑ et du [[Potentiel hydrogène|pH]].]]
Les potentiels de référence des couples du fer {{référence nécessaire|sont}} :
: Fe<sup>2+</sup> / Fe : ''E''° = {{unité|-0,44 V}}
: Fe<sup>3+</sup> / Fe<sup>2+</sup> : ''E''° = {{unité|+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}}) = {{référence nécessaire|{{unité|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<sup>4+</sup>/Ce<sup>3+</sup>) ou par les ions permanganate MnO<sub>4</sub><sup>−</sup> (couple MnO<sub>4</sub><sup>−</sup> / Mn<sup>2+</sup> 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 courants se trouvent ceux impliquant les ligands :
* ion [[cyanure]] CN<sup>−</sup>
:pour Fe(II) : {{Formule chimique|Fe(CN)|6}}<sup>4−</sup>, ion hexacyanoferrate(II), [[diamagnétique]], jaune ;
:pour Fe(III) : {{Formule chimique|Fe(CN)|6}}<sup>3−</sup>, ion hexacyanoferrate(III), [[paramagnétique]], orange ;
Ces complexes permettent de préparer le [[bleu de Prusse]] ;
* ion [[fluorure]] F<sup>−</sup>
:pour Fe(III) : FeF<sup>2+</sup>, 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)<sub>3</sub><sup>2+</sup>, rouge, ions triorphophénantrolinefer(II)
:pour Fe(III) : Fe(ophen)<sub>3</sub><sup>3+</sup>, vert, ions triorphophénantrolinefer(III)
Le couple redox constitué de ces deux complexes est utilisé comme indicateur de titrage d'oxydoréduction ;
* ions [[thiocyanate]] SCN<sup>−</sup>
: pour Fe(III) : Fe(SCN)<sup>2+</sup>, 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 ion fer(II) avec deux ions cyclopentadiényles {{formule chimique|C|5|H|5}}<sup>−</sup>. De nombreux autres complexes ont été produits depuis, soit dérivés du ferrocène, soit de nature toute différente.

== Gisements ==
[[Fichier:Erzberg3.jpg|redresse=1.15|vignette|Le fer est recyclable, mais son extraction n'est pas dénuée d'impact environnemental et énergétique (Mine de [[Erzberg]], [[Styrie (Land)|Styrie]]).]]

{{article détaillé|Minerai de fer}}

La majeure partie du fer dans la croûte est combinée avec l'oxygène, formant des minerais d'oxyde de fer, tels que l'[[hématite]] ([[Oxyde de fer(III)|{{formule chimique|Fe|2|O|3}}]]), la [[magnétite]] ([[Oxyde de fer(II,III)|{{formule chimique|Fe|3|O|4}}]]) et la [[limonite]] ([[Oxyhydroxyde de fer(III)|{{formule chimique|Fe|2|O|3|·''n''H|2|O}}]]). L'oxyde magnétique ou ''magnétite'' Fe{{ind|3}}O{{ind|4}} 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 [[météorite ferreuse|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 (planète)|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 [[Formation ferrifère rubanée|couche de fer rubané]]. Aux premiers temps de la vie, à l'éon Archéen vers {{unité|-2 à -4 Ga}}, 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{{etc.}}) et les couches calcaires dolomitiques (coraux) constituant les massifs préalpins.

== Histoire de la métallurgie du fer ==

{{Article détaillé|Histoire de la production de l'acier}}

Le fer était connu dès le [[chalcolithique]] à travers les sites de fer telluriques et surtout les [[météorite de fer|météorites de fer]] au fer souvent déjà allié de grande qualité, et il n'est pas assuré que sa [[métallurgie]] soit demeurée confidentielle comme on l'estime souvent jusqu'au {{-s|XII}}, époque qui marque, précisément, le début de « l'[[Âge du fer]] » : autour du {{-s|XV}} les [[Hittites]], en [[Anatolie]], avaient développé une assez bonne maîtrise du travail du fer, leur tradition déterminant son 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]]. L'âge du fer débute au {{-s|XIII}} en [[Anatolie]], à la fin du {{-s|XI}} en [[Grèce]], à la fin du {{-s|X}} en [[Italie]], vers le {{-s|IX}} dans le reste de l'[[Europe]] et au {{-s|VI}} en [[Asie orientale]].

Dans le monde hellénistique le fer est l'attribut d'[[Héphaïstos]], dieu grec de la métallurgie et des volcans<ref>{{Lien web|url=http://www.mythologie.ca/dieux/hephaistos.html|titre=Héphaïstos le dieu grec du feu et du fer|site=mythologie.ca}}</ref>. Chez les Romains, toujours forgé par Vulcain, avatar italique de Héphaïstos, il est un attribut princier de Mars.
Les [[alchimiste]]s donnèrent au fer le nom de Mars, [[Mars (mythologie)|dieu de la guerre dans la mythologie romaine]].

Jusqu'au milieu du [[Moyen Âge]], l'[[Europe]] raffina le fer au moyen de [[bas fourneau]]x, qui ne produisent pas de [[Fonte (métallurgie)|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 {{-s|V}}<!-- ne pas ajouter de point ici.-->. Elle est courante en Europe occidentale dès le milieu du {{s|XV}}.

L’[[Occident]] réinvente indépendamment la technique plus d'un millier d'années après la Chine. Selon le [[doxographe]] antique [[Théophraste]], c'est Délas, un [[Phrygie]]n, qui inventa le fer<ref>{{PliHN}} : Livre {{VII}}</ref>.

Les infimes changements dans les pièces de métal solide obtenues par le labeur physique du forgeron (martelage, réchauffement, alliages superficiels{{etc.}}) sont très peu importants pour le [[chimiste]]. La chimie du fer oublie en grande partie l'appréciation extrêmement fine des forgerons ou des {{quoi|mares de forges}} au cours de la longue histoire technique du fer.

== Industrie du fer ==

{{article détaillé|Production d'acier|Fabrication de l'acier}}

=== Extraction de minerais de fer ===

Les principaux pays producteurs de minerais de fer en 2013 sont<ref>{{Lien web|nom=Kirk|prénom=William S.|titre=USGS Minerals Information: Iron Ore|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_ore/|site=minerals.usgs.gov|consulté le=2016-10-23}}</ref> :
{| class="wikitable"
!
!Pays
!Minerai
(millions tonnes)
!% monde
minerai fer
!Fer contenu
(millions tonnes)
!% monde
fer contenu
|-
|1
|[[Chine]]
|1 450,0
|45,9
|'''436,0'''
|29,5
|-
|2
|[[Australie]]
|609,0
|19,3
|'''377,0'''
|25,5
|-
|3
|[[Brésil]]
|386,27
|12,2
|'''245,67'''
|16,6
|-
|4
|[[Inde]]
|150,0
|4,7
|'''96,0'''
|6,5
|-
|5
|[[Russie]]
|105,0
|3,3
|'''60,7'''
|4,1
|-
|6
|[[Afrique du Sud]]
|71,53
|2,3
|'''45,7'''
|3,1
|-
|7
|[[Ukraine]]
|81,97
|2,6
|'''45,1'''
|3,0
|-
|8
|[[États-Unis]]
|53,0
|1,7
|'''32,8'''
|2,2
|-
|9
|[[Canada]]
|42,8
|1,4
|'''26,0'''
|1,8
|-
|10
|[[Iran]]
|50,0
|1,6
|'''24,0'''
|1,6
|-
|11
|[[Suède]]
|26,04
|0,8
|'''17,19'''
|1,2
|-
|12
|[[Kazakhstan]]
|25,5
|0,8
|'''14,5'''
|1,0
|-
|13
|[[Chili]]
|17,11
|0,5
|'''9,09'''
|0,6
|-
|14
|[[Mauritanie]]
|13,0
|0,4
|'''7,8'''
|0,5
|-
|15
|[[Mexique]]
|14,5
|0,5
|'''7,53'''
|0,5
|-
|16
|[[Venezuela]]
|10,58
|0,3
|'''6,58'''
|0,4
|-
|17
|[[Malaisie]]
|10,0
|0,3
|'''5,7'''
|0,4
|-
|18
|[[Pérou]]
|6,79
|0,2
|'''4,55'''
|0,3
|-
|19
|[[Mongolie]]
|6,01
|0,2
|'''3,79'''
|0,3
|-
|20
|[[Turquie]]
|4,45
|0,1
|'''2,98'''
|0,2
|-
! colspan="2" |Total mondial
!3 160
!100
!1 480
!100
|}

Les principales sociétés productrices de minerais de fer dans le monde sont, en 2008<ref>Bernstein Resaerch, dans ''Les Échos'', 5 février 2008, {{p.|35}}</ref> :
* [[BHP Billiton]] et [[Rio Tinto (entreprise)|Rio Tinto]] (39,6 % du marché mondial estimé en 2008, en cas de fusion) ;
* [[Vale (entreprise)|Vale]] (ex-CVRD) (Brésil) (35,7 %) ;
* [[Rio Tinto (entreprise)|Rio Tinto]] (24 % seul) ;
* [[BHP Billiton]] (16 % seul) ;
* [[Fortescue Metals Group|Fortescue]] (5,4 %) ;
* [[Kumba (entreprise)|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 50 % des exportations de minerai de fer<ref>Alain Faujas, « Le minerai de fer augmentera d'au moins 65 % en 2008 », ''[[Le Monde]]'', 20 février 2008, mis en ligne le 19 février 2008, {{Lire en ligne|lien=https://www.lemonde.fr/economie/article/2008/02/19/le-minerai-de-fer-augmentera-d-au-moins-65-en-2008_1013170_3234.html#ens_id=1007909}}</ref>.

=== Recyclage ===

{{article détaillé|Ferraille}}

[[Image:Sidérurgie Circuit Fer 2012.svg|thumb|upright=1.3|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 {{s-|XX}}, le faible coût des [[ferraille]]s rend les [[aciérie électrique|aciéries électriques]] plus compétitives que les [[haut fourneau|hauts fourneaux]].

=== Sidérurgie ===

{{article détaillé|Sidérurgie}}

Le fer s'obtient industriellement en [[Réaction d'oxydoréduction|réduisant]] par le [[monoxyde de carbone]] (CO) provenant du carbone les [[oxyde]]s de fer contenus dans le minerai ; ceci peut être réalisé depuis l'[[Âge du fer]], et jusqu'au {{XIXe 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 [[Scorie (métallurgie)|scories]], appelée « [[Loupe (sidérurgie)|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 [[Cinglage (sidérurgie)|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 au détriment de 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 (physique)|fusion]]. Le métal est produit en phase liquide sous forme de fonte qui a absorbé une partie du carbone du coke et qui fond plus facilement que le fer (température de fusion plus basse d'au moins {{tmp|200|°C}}). Mais la [[Fonte (métallurgie)|fonte]] devra ensuite être transformée en fer.

C'est aussi en ajoutant de la [[Dioxyde de silicium|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 (sidérurgie)|laitier]] facilement [[Fusion (physique)|fusible]] qui se sépare naturellement de la [[Fonte (métallurgie)|fonte]] liquide.
Pendant longtemps les hauts fourneaux ont fonctionné au charbon de bois. Le [[coke (charbon)|coke]], plus dur et plus abondant, a permis de faire des hauts fourneaux beaucoup plus hauts mais produisant une [[Fonte (métallurgie)|fonte]] chargée en [[soufre]].

Pour obtenir un métal forgeable, il faut [[affinage des métaux|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 (sidérurgie)|convertisseur]]. Dans cette cuve, on souffle de l'[[Dioxygène|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 [[Hydroxyde de sodium|soude]], le soufre forme des sulfures qui viennent flotter parmi 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 (sidérurgie)|convertisseur]] ; elle est suivie immédiatement par la [[Combustion du carbone (réaction chimique)|combustion du carbone]] ;
* éliminer le [[phosphore]] venant du minerai ; comme le soufre, cet autre élément fragilisant, on procède par réaction avec de la [[chaux (matière)|chaux]] dans le convertisseur, pour former du P{{ind|2}}O{{ind|5}} 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 (sidérurgie)|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 (sidérurgie)|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 [[réducteur (chimie)|réducteurs]] obtenus à partir d'[[hydrocarbure]]s ou de [[charbon]]. Un grand nombre de procédés a été développé. En 2010, 5 % de l'acier produit sont issus de fer obtenu par réduction directe.

=== Alliages ===

[[Fichier:Iron electrolytic and 1cm3 cube.jpg|upright=1.3|vignette|Fragments purs (à plus de 99,97 %) de fer, raffinés par [[électrolyse]], à côté d’un cube d’{{unité|1 cm3}} de fer de haute pureté (99,9999 %), pour comparaison (celle-ci 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 [[acier inoxydable|aciers inoxydables]]). La [[Fonte (métallurgie)|fonte]] et l'[[acier]] ({{unité/2|1000|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 ([[bande magnétique|bandes magnétiques]], cassettes audio et vidéo, [[disquette]]s). L'usage de ces matériaux est cependant désormais supplanté par des composés possédant une meilleure [[permittivité]], par exemple dans les [[disque dur|disques durs]].

== Utilisation biochimique ==

{{article détaillé|Métabolisme du fer}}

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 impliquée dans la [[maladie de Parkinson]]<ref>[http://afp.google.com/article/ALeqM5iC0b4el2ExuzYtIa7HELudOw8l6A Un excès de fer impliqué dans la maladie de Parkinson], Google/[[Agence France-Presse|AFP]], 28 octobre 2008</ref>.

=== Complexe bioinorganique ===

L'[[hémoglobine]] du [[sang]] est une métalloprotéine constituée d'un complexe du fer(II). Ce complexe permet aux [[globule rouge|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 Fe(II) complexé par les quatre atomes d'{{référence nécessaire|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 ===

{{article détaillé|Teneur en fer des aliments}}

Le fer est un [[oligo-élément]] et fait partie des [[sels minéraux]] indispensables qu'on retrouve dans les [[teneur en fer des aliments|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<ref>R. Colin Carter, Joseph L. Jacobson, Matthew J. Burden, Rinat Armony-Sivan, Neil C. Dodge, Mary Lu Angelilli, Betsy Lozoff et Sandra W. Jacobson, ''Iron Deficiency Anemia and Cognitive Function in Infancy'', ''Pediatrics'', août 2010, {{vol.|126}}, {{n°|2}}, e427-e434, [http://pediatrics.aappublications.org/cgi/content/abstract/126/2/e427 résumé]</ref> 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 [[mitochondrie]]s, puisqu'il entre dans la composition de l'[[hème]] du [[Cytochrome c|{{nobr|cytochrome ''c''}}]]. Il joue aussi un rôle dans la fabrication de nouvelles [[Cellule (biologie)|cellules]], d'[[hormone]]s et de [[neurotransmetteur]]s. Comme le bœuf, les insectes sont une bonne source de fer<ref>{{Article|prénom1=Gladys O.|nom1=Latunde-Dada|prénom2=Wenge|nom2=Yang|prénom3=Mayra|nom3=Vera Aviles|titre=In Vitro Iron Availability from Insects and Sirloin Beef|périodique=Journal of Agricultural and Food Chemistry|volume=64|numéro=44|date=2016-11-09|issn=0021-8561|doi=10.1021/acs.jafc.6b03286|lire en ligne=https://dx.doi.org/10.1021/acs.jafc.6b03286|consulté le=2016-11-16|pages=8420–8424}}</ref>. Le fer contenu dans les végétaux (fer dit « non héminique ») Fe<sup>3+</sup> ou fer ferrique est moins bien absorbé par l'organisme que celui contenu dans les aliments crus d'origine animale (fer « héminique ») Fe<sup>2+</sup> ou fer ferreux. La cuisson des viandes transforme une partie du fer héminique en fer non héminique, moins [[Biodisponibilité (médecine)|biodisponible]].

L'absorption du fer est favorisée si on le consomme avec certains [[nutriment]]s, comme la [[vitamine C]] (présente par exemple dans les agrumes, le chou-fleur ou les poivrons rouges). 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).

De même, cuisiner avec de l'ail et de l'oignon augmente la biodisponibilité du fer et du zinc présents dans le bol alimentaire<ref>{{Article|prénom1=Smita|nom1=Gautam|prénom2=Kalpana|nom2=Platel|prénom3=Krishnapura|nom3=Srinivasan|titre=Higher bioaccessibility of iron and zinc from food grains in the presence of garlic and onion|périodique=Journal of Agricultural and Food Chemistry|volume=58|numéro=14|date=2010-07-28|issn=1520-5118|pmid=20597543|doi=10.1021/jf100716t|lire en ligne=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20597543/|consulté le=2022-11-17|pages=8426–8429}}</ref>.

En revanche son absorption est inhibée par la consommation de thé et/ou de café<ref>Voir par exemple la notice du Ferrostrane ([[férédétate]] de [[sodium]]) de Teofarma ou du Timoferol ({{nobr|vitamine C}} + Fe) d'Elerte.</ref> 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<ref>{{Lien web|langue=fr|url=http://www.passeportsante.net/fr/Maux/Problemes/Fiche.aspx?doc=anemie_ferriprive_pm#P88_7104|titre=L'anémie ferriprive|mois=août |année=2011|site=passeportsante.net|consulté le=23 avril 2015}}</ref>.

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<ref>{{Lien web|langue=fr|url=http://www.inserm.fr/espace-journalistes/l-exces-de-fer-dans-les-cellules-nerveuses-implique-dans-la-maladie-de-parkinson|site=[[Inserm]]|titre=L'excès de fer dans les cellules nerveuses impliqué dans la maladie de Parkinson|date= 28 octobre 2008|consulté le=23 avril 2015}}</ref>.

Pour la femme en [[ménopause]] et l’homme adulte, les [[apports journaliers recommandés]] de fer sont de {{unité/2|10|mg}} ; ce besoin nutritionnel est de 16 à {{unité/2|18|mg}} pour la femme de sa puberté à la ménopause{{référence souhaitée}}.

=== En pharmacie ===
{{article détaillé|Fer (médicament)}}

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.

== Production mondiale ==
La production mondiale de [[minerai de fer]] s'est élevée à {{unité|2.4 milliards}} de tonnes en 2010<ref>{{en}} [http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_ore/mcs-2011-feore.pdf « ''Iron Ore'' »], USGS Minerals.</ref>, assurée en grande partie par la [[République populaire de Chine|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 {{unité|180 milliards}} de tonnes, contenant {{unité|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<ref>{{en}} http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel/mcs-2011-feste.pdf « ''Iron and Steel'' »], USGS Minerals.</ref> (environ {{unité|600 millions}} sur {{unité|1 milliard}} de tonnes) et 45 % de l'[[acier]] mondial (environ {{unité|630 millions}} sur {{unité|1.4 milliard}} de tonnes), devant le [[Japon]] (8,2 % du fer et 7,9 % de l'acier produits dans le monde).

== Notes ==
{{Références|groupe=Note}}

== Références ==
{{Références|taille=30}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets
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|commons=Category:Iron|commons titre=Le fer
|wiktionary=fer|wiktionary titre=fer
|wiktionary=fer|wiktionary titre=fer

Version du 20 janvier 2024 à 17:21

Page d’aide sur l’homonymie

Cet article concerne l'élément chimique, le corps simple et les composés correspondants. Pour les autres significations, voir Fer (homonymie).

Fer
Image illustrative de l’article Fer
Manganèse ← Fer → Cobalt
—
  Structure cristalline cubique centrée
 
26		 Fe
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Fe
↓
Ru
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Fe
Nom Fer
Numéro atomique 26
Groupe 8
Période 4e période
Bloc Bloc d
Famille d'éléments Métal de transition
Configuration électronique [Ar] 4s2 3d6
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 14, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 55,845 ± 0,002 u[1]
Rayon atomique (calc) 140 pm (156 pm)
Rayon de covalence 132 ± 3 pm
(bas spin)[2]

152 ± 6 pm
(haut spin)[2]

État d’oxydation +2, +3, +4, +6
Électronégativité (Pauling) 1,83
Oxyde Amphotère
Énergies d’ionisation[3]
1re : 7,902 4 eV 2e : 16,187 7 eV
3e : 30,652 eV 4e : 54,8 eV
5e : 75,0 eV 6e : 99,1 eV
7e : 124,98 eV 8e : 151,06 eV
9e : 233,6 eV 10e : 262,1 eV
11e : 290,2 eV 12e : 330,8 eV
13e : 361,0 eV 14e : 392,2 eV
15e : 457 eV 16e : 489,256 eV
17e : 1 266 eV 18e : 1 358 eV
19e : 1 456 eV 20e : 1 582 eV
21e : 1 689 eV 22e : 1 799 eV
23e : 1 950 eV 24e : 2 023 eV
25e : 8 828 eV 26e : 9 277,69 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
54Fe5,845 %stable avec 28 neutrons
55Fe{syn.}2,73 aε0,23155Mn
56Fe91,72 %stable avec 30 neutrons
57Fe2,2 %stable avec 31 neutrons
58Fe0,28 %stable avec 32 neutrons
59Fe{syn.}44,503 jβ-0,23159Co
60Fe{syn.}1,5×106 aβ-3,97860Co
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire Solide ferromagnétique
Allotrope à l'état standard Fer α (cubique centré)
Autres allotropes Fer γ (cubique à faces centrées), fer δ (cubique centré)
Masse volumique 7,874 g·cm-3[1] à (20 °C)
Système cristallin Cubique centré
Dureté (Mohs) 4
Couleur Blanc argenté ; reflets gris
Point de fusion 1 538 °C[1]
Point d’ébullition 2 861 °C[1]
Énergie de fusion 13,8 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 349,6 kJ·mol-1
Volume molaire 7,09×10−6 m3·mol-1
Pression de vapeur 7,05 Pa
Vitesse du son 4 910 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique 440 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 9,93×106 S·m-1
Conductivité thermique 80,2 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans H2SO4 dilué[4], HCl[5]
Divers
No CAS 7439-89-6[6]
No ECHA 100.028.270
No CE 231-096-4
Précautions
SGH[7]
État pulvérulent :
SGH02 : Inflammable
Danger
H228 et P210
SIMDUT[8]

Produit non contrôlé
Transport
-
   3178   
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
modifier Consultez la documentation du modèle

.

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[9].

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,

Sur les autres projets Wikimedia :

  • Le fer, sur Wikimedia Commons
  • fer, sur le Wiktionnaire

Bibliographie

  • Élie Bertrand, Dictionnaire universel des fossiles propres, et des fossiles accidentels contenant une description des terres, des sables, des sels…, chez Louis Chambeau, Avignon, 1763, 606 p., en particulier l'entrée fer p. 239-256.
  • Robert Luft, Dictionnaire des corps purs simples de la chimie, Nantes, Association Cultures et Techniques, , 392 p. (ISBN 978-2-9510168-3-5), en particulier le chap. 26 fer p. 132-134.
  • Bruce Herbert Mahan, Chimie, InterEdition, Paris, 1977, 832 p. (trad.  de University Chemistry, 2e éd., Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts, 1969 (ISBN 978-2-7296-0065-5)), en particulier p. 673-676.
  • Paul Pascal, P. Bothorel, Adolphe Pacault, Guy Pannetier (dir.), Nouveau traité de chimie minérale : Fer et complexes du fer, vol. 17-18, Masson, 1958.

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1  H     He
2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
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Métaux alcalins Métaux alcalino-terreux Lanthanides Métaux de transition Métaux pauvres Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz nobles Éléments non classés
Actinides
Superactinides
  1. ↑ a b c et d (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. ↑ a et b (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832-2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, , 87e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202
  4. ↑ (en) Metals handbook, vol. 10 : Materials characterization, ASM International, , 1310 p. (ISBN 0-87170-007-7), p. 343
  5. ↑ (en) Thomas R. Dulski, A manual for the chemical analysis of metals, vol. 25, ASTM International, , 251 p. (ISBN 0803120664, lire en ligne), p. 71
  6. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  7. ↑ SIGMA-ALDRICH
  8. ↑ « Fer » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  9. ↑ (en) The Most Tightly Bound Nuclei (« Les nucléides les plus solidement liés »).
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