Por Kevin Beck Atualizado em 30 de agosto de 2022

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Quando você pensa em ferro, muitas vezes vêm à mente imagens de siderúrgicas e forjarias. Contudo, o ferro não é apenas um metal manufaturado; é um elemento químico fundamental (símbolo Fe) que pode ser isolado átomo por átomo. Embora a maioria dos materiais de uso diário sejam compostos, o ferro existe em sua forma elementar pura, o que o torna único entre os metais que usamos rotineiramente.

Uma Breve História do Ferro

Os humanos conhecem e trabalham com o ferro há mais de 5.500 anos, desde cerca de 3.500 a.C. A palavra "ferro" deriva do anglo-saxão "iren" e do latim "ferrum", a fonte do símbolo Fe. Na química, termos como "ferroso" e "férrico" sinalizam imediatamente que o ferro está sendo discutido - bem diferente do homófono "irônico", que não tem lugar na ciência física.

Fatos químicos sobre o ferro

O ferro (Fe) é um metal de transição e um dos 88 metais entre os 113 elementos conhecidos. Seu núcleo contém 26 prótons e 26 elétrons, o que lhe confere um número atômico de 26. Com massa atômica média de 55,85u, um átomo de ferro neutro possui 30 nêutrons. Fisicamente, o ferro é denso (7,87g/cm³), sólido à temperatura ambiente e requer calor extremo para derreter (1538°C) e ferver (2861°C).

Na crosta terrestre, o ferro é o quarto elemento mais abundante, mas acredita-se que o núcleo derretido do planeta seja composto em grande parte por ferro, níquel e enxofre. O minério de ferro – principalmente hematita, magnetita e taconita – contém ferro misturado com silicato e outros minerais. Como o ferro oxida facilmente, manter a sua integridade é um grande desafio de engenharia.

Usos do Ferro

A maior parte do ferro extraído é convertida em aço, uma liga que combina ferro com pequenas quantidades de carbono e outros elementos. O aço carbono normalmente contém 0,02–2% de carbono, com graus de carbono mais elevados aproximando-se de 2%. A adição de cromo (>10% em massa) produz aço inoxidável, conhecido por sua resistência à corrosão e brilho, tornando-o onipresente na arquitetura, em instrumentos médicos e em eletrodomésticos. Outros elementos de liga – níquel, vanádio, tungstênio, manganês – aumentam a dureza para aplicações como construção de pontes, ferramentas de corte e componentes de redes elétricas. O ferro fundido, com 3–5% de carbono, é mais barato, mas menos dúctil que o aço, o que o torna adequado para itens como blocos de motores e utensílios de cozinha.

Como é feito o ferro?

A extração de ferro começa com a purificação do minério. Os primeiros trabalhos em ferro na Europa e no Médio Oriente (século V a.C.) utilizavam carvão para reduzir o minério a temperaturas moderadas. O alto-forno moderno, inventado em 1400, permite a redução de hematita ou magnetita em alta temperatura usando coque (uma fonte de carbono) e calcário (CaCO₃) para remover impurezas. O produto resultante – ferro sinterizado com aproximadamente 3% de carbono – é refinado em aço. A produção global de aço ultrapassa agora 1,3 bilhão de toneladas métricas anualmente.

De onde veio o ferro?

As origens cósmicas do ferro residem nas supernovas, as mortes cataclísmicas de estrelas massivas. Quando uma estrela esgota o seu combustível de hidrogénio, funde elementos mais pesados ​​até formar ferro, o ponto final da fusão produtora de energia. A supernova subsequente dispersa ferro e outros elementos pesados ​​no meio interestelar, onde eventualmente se fundem em novas estrelas, planetas e, em última análise, na Terra. Sem estas explosões estelares, elementos mais pesados ​​que o ferro não teriam se formado nas quantidades que observamos.

Como os elementos são formados na natureza?

A nucleossíntese estelar cria elementos do hidrogênio ao ferro por meio de sucessivas reações de fusão. Quando uma estrela atinge o pico do ferro, a fusão adicional é energeticamente desfavorável; apenas processos explosivos como as supernovas podem sintetizar elementos mais pesados ​​que o ferro, como ouro, chumbo e urânio. Estes elementos pesados ​​viajam através do espaço, por vezes chegando à Terra como meteoritos ou como parte do material primordial do planeta.

Ferro no Corpo Humano

O corpo humano adulto médio contém cerca de 4g de ferro elementar, uma pequena fração, mas vital para a vida. O ferro é um componente central da hemoglobina, a proteína de ligação ao oxigénio nos glóbulos vermelhos que transporta oxigénio dos pulmões para os tecidos. A deficiência de ferro – muitas vezes devido à ingestão inadequada de carne, vísceras ou grãos fortificados – leva à anemia, caracterizada por fadiga, falta de ar e fraqueza. O tratamento geralmente envolve suplementos orais de ferro ou, em casos graves, transfusões de sangue.