Spre deosebire de aur și argint, care se găseau în natura și în stare nativa, fierul nu era răspândit decât sub forma de combinații și în special de sulfura și oxizi. Extragerea fierului din minereurile sale însemnă un pas important de progres. Apariția fierului metalic schimba oarecum ideea pe care o aveau anticii despre metale, care posedau luciu metalic și colorație vie, fiind lipsit de aceste calități.
Fierul cunoscut pentru ușurința de a se prelucra la cald și duritatea deosebita a obiectelor confecționate din el, de la cuțit și arme, la vase și pluguri se impune rapid și este explicabil de ce înlocuiește treptat bronzul, în special în Egipt, Asia Mica și Grecia.
Apariția fierului în Egiptul Antic este controversată. Unii menționează anul 2000 î.e.n., dar în piramide s-au găsit și unele obiecte din fier care atesta o vechime de 4000 ani î.e.n.
Fierul și diferitele obiecte fabricate din el a preocupat pe istoricii și literarii Antichității, ca și aurul. Astfel referințe despre fier se găsesc din belșug la vechii greci, de la Homer în Iliada și Odiseea, la Eschil, care considera că patria fierului este Caucazul, apoi la romanii Vergiliu, Ovidiu, Pliniu.
În unele regiuni ale lumii, cum sunt insulele Pacificului de sud și în tarile din interiorul Africii, trecerea de la epoca de piatra la cea de fier s-a făcut direct, căci nu exista cupru și cositor și deci nu se putea cunoaște nici bronzul.
Alchimiștii asemănau fierul cu planeta Marte, iar Geber scria: „Marte sau fierul este un metal foarte livid, puțin roșu”
În anul 1350 apare, în mod sporadic, în Germania, iar peste un secol se dezvolta în Anglia cuptorul înalt care avea să transforme fundamental industria fierului. Extinderea acestui cuptor este generalizat în Europa prin anul 1500,deci un anii în care Cristofor Columb făcea istoricele sale expediții în America.
Cuptoarele înalte sunt în atenția tuturor specialiștilor, în vederea aducerii de îmbunătățiri. Astfel, nu se mai lasă să se piardă gazul care rezulta prin arderea cărbunelui, deoarece este un gaz combustibil, având în compoziția să 23-24% CO. Prin arderea să se încălzește aerul care se insufla în cuptor, invenție datorata inginerului Fabre din Wurtenberg (1830).
Antichitatea nu a cunoscut fonta, căci atunci nu s-au putut realiza temperaturi destul de ridicate. Prin inventarea fontei, metalurgia fierului se transforma în industria grea. Totuși, fonta avea puține întrebuințări. Ea trebuia transformata în fier și oțel. Trecerea de la fonta la fier se făcea prin afinaj, la un foc puternic de forja și cu un curent de aer care arde carbonul și-i reduce conținutul de la 2,3% la 0,5%, deci fonta devine oțel.
În anul 1811 își face intrarea în industria oțelului F.Krupp (1787-1826), care realizează așa numitul „oțel de creuzet” și pune bazele uzinelor care-i poarta numele și astăzi și care s-au făcut cunoscute mai târziu în special prin fabricarea de tunuri.
La mijlocul secolului trecut, englezul Henry Bessemer (1813-1898) își construiește un convertizor în forma de pară (care-i poarta numele) și când masa de fonta este topită, insufla un curent de aer, care „arde” impuritățile de siliciu, apoi excesul de carbon și astfel fonta se transforma în oțel.
Între anii 1830-1840 s-au făcut o serie de încercări și analize, dar nu se putea obține îndepărtarea fosforului și astfel, în convertizorul Bessemer nu se putea folosi decât fonte de minereuri din Suedia, Spania care nu conțineau fosfor. Abia în anul 1879 s-a reușit să fie depășit și acest mare inconvenient, prin modificările aduse de Thomas Sidmey Gilchrist (1850-1885) procedeului Bessemer.
În 1864, inginerul francez Pierre Martin inventează procedeul de fabricare a oțelului prin decarburarea incompleta a fontei. Inspirat de procedeul de recuperare a căldurii, imaginat cu un an înainte de englezul William Siemens (1823-1883), el realizează cuptorul „Martin-Siemens” pentru fabricarea oțelului ieftin.
Fierul se găsește în stare elementara în meteoriți. Fierul meteoric conține în general 90% Fe, 8% Ni și restul impurități, în mare parte formate din cobalt.
În litosfera fierul apare numai în forma de combinații chimice. Compușii fierului sunt însoțitori frecvenți ai silicaților naturali și argilelor. Rezervele mondiale de minereuri de fier sunt de aproximativ 460 miliarde tone, din care peste 237 de miliarde tone sigure. Răspândirea acestei bogații naturale pe țari este extrem de inegală.
Aproape 90% din rezervele mondiale de fier sunt deținute de următoarele tari: Rusia, Brazilia, Canada, India, Venezuela, S.U.A., Franța, Zair, Australia, Republica Sud Africană. La noi exista puține zăcăminte, sărace în fier, nu depășesc 30-32% și se găsesc în județele Hunedoara, Suceava și în Munții Apuseni.
Exista mai multe metode pentru obținerea fierului. În practica, alegerea uneia sau alteia dintre aceste metode se face după proprietățile (în special puritatea) urmărite în fierul obținut. Unele combinații ale fierului, de exemplu ferniatul sau iodura feroasa, se descompun termic, punând în libertate metalul. Aplicație tehnica are disocierea pentacarbonilului de fier, Fe(C0)5, prin care se obține fier de înalta puritate, fin granulat, folosit în industria electrotehnica.
Electroliza în soluție apoasa a sărurilor feroase (FeCl2, FeSO4) da de asemenea fier pur. Metoda utilizata în industrie pentru obținerea fierului din oxizi, se realizează în furnale cu ajutorul cocsului că reducător în prezenta de fondanți bazici sau acizi (nisip, granit) în funcție de minereurile de fier.
În prezent fierul este cel mai important metal, datorită rolului pe care îl au cele două aliaje ale sale: fonta și oțelul. Ca metal pur, are o utilizare foarte redusa în industria electrotehnica, pentru construirea unor bare la transformatoare sau sub forma de pulbere pentru realizarea unor piese presate. Fierul pur este un metal moale, din care cauza, exceptând alungirea, prezintă proprietăți mecanice inferioare cum ar fi: rezistenta la rupere și la tracțiune. Are capacitatea de a forma cu ușurință, aliaje cu proprietăți deosebite, numite feroaliaje și care sunt folosite la elaborarea numeroaselor mărci de oțeluri sau fonte. Eforturile care se fac în întreagă lume de a produce cât mai mult oțel justifica importanța și contribuția sa la progresul societății și civilizației.
Din producția mondială de fonta aproximativ 90% se folosește de elaborarea oțelurilor, iar restul de 10% se utilizează la obținerea pieselor turnate. Produsele finite din oțel: țevi, sârme, bare, au multiple utilizări la confecționarea utilajelor, aparatelor, schelelor metalice în construcțiile metalice, etc.
N.R. - Fierul este un metal aflat în prima grupă a metalelor tranziționale, are numărul atomic 26 și masa atomică 56.
Bibliografie:
A.S.Banciu, Din istoria descoperirii elementelor chimice, Editura Albatros, București,1981;
M.Brezeanu, E.Cristurean, A.Antoniu, D.Marinescu, M.Andruh, Chimia metalelor, Editura Academiei Române, București 1990.
Publicat de:
Perse Veronica
Profesor chimie-fizică, la Școala Gimnazială Santău.