View source for Ferro

{{Nota disambigua}}
{{elemento chimico
|Nome = ferro
|Serie_chimica = [[Metalli del blocco d|metalli di transizione]]
|Nucleoni =
|Precedente = [[manganese]]
|Successivo = [[cobalto]]
|Simbolo = Fe
|Numero_atomico = 26
|Gruppo = [[elementi del gruppo 8|8 (VIIIB)]]
|Periodo = [[elementi del periodo 4|4]]
|Blocco = [[Orbitale atomico|d]]
|Densità = 7860&nbsp;kg/m³<ref>a 0 °C, 1 atmosfera, fonte: http://ishtar.df.unibo.it/mflu/tafel/densit.html</ref>
|Durezza = 4,0
|Aspetto = Iron electrolytic and 1cm3 cube.jpg
|Didascalia = Metallo argenteo
|Spettro = Iron_spectrum_visible.png
|Massa_atomica = {{M|55,84|ul=uma}}
|Raggio_atomico = {{Val|140|(156)|ul=pm}}
|Raggio_covalente = 116 pm
|Raggio_di_van_der_Waals =
|Configurazione_elettronica = <nowiki>[</nowiki>[[argon|Ar]]<nowiki>]</nowiki>3d<sup>6</sup>4s<sup>2</sup>
|Termine_spettroscopico = <sup>5</sup>D<sub>4</sub>
|Elettroni = 2, 14, 8, 2
|Numero_di_ossidazione = 2,3,4,6 ([[anfotero]])
|Struttura_cristallina = [[Reticolo cubico a corpo centrato|cubica a corpo centrato]]
<br />[[Reticolo cubico a facce centrate|cubica a facce centrate]] fra 907&nbsp;°C e 1&nbsp;400&nbsp;°C
|Stato = solido ([[Ferromagnetismo|ferromagnetico]])
|Fusione = {{Converti|1808|K|°C|lk=on}}
|Ebollizione = {{Converti|3134|K|°C}}
|Volume_molare = {{M|7,09|e=−6}}m³/mol
|Calore_di_fusione = {{M|13,8|ul=kJ/mol}}
|Calore_di_evaporazione = 349,6 kJ/mol
|Tensione_di_vapore = {{M|7,05|ul=Pa}} a 1&nbsp;808&nbsp;K
|Velocità_del_suono = {{M|4910|ul=m/s}} a 293,15&nbsp;K
|Numero_CAS = 7439-89-6
|Elettronegatività = 1,83 ([[scala di Pauling]])
|Calore_specifico = 440 [[Calore specifico|J/(kg·K)]]
|Conducibilità_elettrica = {{M|9,96|e=6}}/(m·[[ohm|Ω]])
|Conducibilità_termica = 80,2 [[Conducibilità termica#Unità di misura|W/(m·K)]]
|Energia_1a_ionizzazione = 762,5 kJ/mol
|Energia_2a_ionizzazione = 1&nbsp;561,9 kJ/mol
|Energia_3a_ionizzazione = 2&nbsp;957 kJ/mol
|Energia_4a_ionizzazione = 5&nbsp;290 kJ/mol
|Isotopo_1 = <sup>54</sup>Fe
|NA_1 = 5,8%
|TD_1 = è stabile con 28 [[neutrone|neutroni]]
|Isotopo_2 = <sup>55</sup>Fe
|NA_2 = sintetico
|TD_2 = 2,73 anni
|DM_2 = [[cattura elettronica|ε]]
|DE_2 = 0,231
|DP_2 = <sup>55</sup>[[Manganese|Mn]]
|Isotopo_3 = <sup>56</sup>Fe
|NA_3 = '''91,72%'''
|TD_3 = è stabile con 30 [[neutrone|neutroni]]
|Isotopo_4 = <sup>57</sup>Fe
|NA_4 = 2,2%
|TD_4 = è stabile con 31 [[neutrone|neutroni]]
|Isotopo_5 = <sup>58</sup>Fe
|NA_5 = 0,28%
|TD_5 = è stabile con 32 [[neutrone|neutroni]]
|Isotopo_6 = <sup>59</sup>Fe
|NA_6 = sintetico
|TD_6 = 44,503 giorni
|DM_6 = [[decadimento beta|β<sup>−</sup>]]
|DE_6 = 1,565
|DP_6 = <sup>59</sup>[[Cobalto|Co]]
|Isotopo_7 = <sup>60</sup>Fe
|NA_7 = sintetico
|TD_7 = {{M|2,6|e=6}} anni
|DM_7 = [[decadimento beta|β<sup>−</sup>]]
|DE_7 = 3,978
|DP_7 = <sup>60</sup>[[Cobalto|Co]]
}}

Il '''ferro''' è l'[[elemento chimico]] di [[numero atomico]] 26. Il suo [[Simbolo chimico|simbolo]] è '''Fe''', dal [[Lingua latina|latino]] ''ferrum''.<ref>{{Cita web|url=http://etimo.it/?term=ferro&find=Cerca|titolo=Etimologia : ferro;|sito=etimo.it|accesso=14 marzo 2022}}</ref><ref name=":3">{{Cita web|url=https://www.vanderkrogt.net/elements/list_element.php?language=la&sort=A|titolo=List of elements in Latin - Elementymology & Elements Multidict|accesso=26 giugno 2023}}</ref> Il ferro è conosciuto fin dall'antichità e, per le sue qualità di durezza, tenacia e resilienza, la sua importanza per l'umanità ha contrassegnato un'intera era: la cosiddetta «[[età del ferro]]» viene fatta iniziare dalla fine del [[II millennio a.C.]] ([[XII secolo a.C.]]);<ref>{{Cita libro|curatore=Sarunas Milisauskas|titolo=European prehistory: a survey|url=https://books.google.it/books?id=roMxst3NKtwC&pg=PA335&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|accesso=26 giugno 2023|collana=Interdisciplinary contributions to archaeology|data=2002|editore=Kluwer Academic/Plenum Publishers|ISBN=978-0-306-46793-6}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://www.treccani.it/enciclopedia/eta-del-ferro_(Enciclopedia-dell%27-Arte-Antica)|titolo=ETA del FERRO in "Enciclopedia dell' Arte Antica"|lingua=it|accesso=26 giugno 2023}}</ref> solo verso la fine del secolo scorso si è iniziato a sostituirlo per applicazioni meccaniche e solo in parte, con [[Lega (metallurgia)|leghe]] più leggere basate su [[alluminio]] e [[magnesio]].

Il ferro è il primo elemento del [[Gruppo della tavola periodica|gruppo]] [[Elementi del gruppo 8|8]] del [[Tavola periodica degli elementi|sistema periodico]], facente parte del [[Blocco della tavola periodica|blocco]] ''d'', ed è quindi un [[Elementi di transizione|elemento di transizione]] della prima serie, cioè quella del 4° [[Sistema periodico degli elementi|periodo]]. Nella vecchia nomenclatura la triade ferro, [[cobalto]] e [[nichel]] faceva parte del gruppo VIII della tavola periodica, un gruppo allargato che era collettivamente detto proprio ''gruppo del ferro'',<ref name="ref_B">{{Cita libro|autore=Michell J. Sienko|autore2=Robert A. Plane|traduttore=Antonino Fava|titolo=CHIMICA Principi e proprietà|anno=1980|editore=Piccin|p=485|ISBN=88-212-0861-3}}</ref><ref name="ref_A">{{Cita libro|autore=Luigi Canonica|titolo=Elementi di Chimica e Mineralogia|ed=4|anno=1965|editore=Principato|p=176}}</ref> in quanto le similitudini chimiche che si riscontravano entro la triade orizzontale (Fe, Co, Ni) si ravvisavano maggiori che procedendo in verticale con le due triadi successive ([[Rutenio|Ru]], [[Rodio|Rh]], [[Palladio (elemento chimico)|Pd]] e [[Osmio|Os]], [[Iridio|Ir]], [[Platino|Pt]]),<ref name=":12">{{Cita libro|autore=B. H. Mahan|titolo=Chimica Generale e Inorganica|ed=1|anno=1979|editore=CEA|città=Milano|pp=686-687|ISBN=}}</ref><ref>{{Cita libro|autore=N. N. Greenwood|autore2=A. Earnshaw|titolo=Chemistry of the Elements|ed=2|anno=1997|editore=Butterworth - Heinemann|p=1075|ISBN=0-7506-3365-4}}</ref> i cui elementi, caratterizzati da notevole inerzia chimica, venivano d'altro canto accomunati nel cosiddetto "[[Metalli del gruppo del platino|gruppo del platino]]".<ref>{{Cita libro|nome=Hermann|cognome=Renner|nome2=Günther|cognome2=Schlamp|nome3=Ingo|cognome3=Kleinwächter|titolo=Platinum Group Metals and Compounds|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a21_075|accesso=26 giugno 2023|data=15 giugno 2001|editore=Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA|lingua=en|ISBN=978-3-527-30673-2|doi=10.1002/14356007.a21_075}}</ref><ref>{{Cita libro|nome=F. R.|cognome=Hartley|titolo=Chemistry of the platinum group metals: recent developments|collana=Studies in inorganic chemistry|data=1991|editore=Elsevier|ISBN=978-0-444-88189-2}}</ref>

Il ferro chimicamente puro in condizioni ambiente è un metallo relativamente tenero, [[Duttilità|duttile]] e [[Malleabilità|malleabile]], buon conduttore di elettricità e calore e chimicamente piuttosto reattivo.<ref>{{Cita libro|autore=Erwin Riedel|autore2=Christoph Janiak|titolo=Anorganische Chemie|ed=9|anno=2015|editore=De Gruyter|lingua=de|p=847|ISBN=978-3-11-035526-0}}</ref><ref name=":32" /> Un campione di ferro puro abraso di fresco mostra lucentezza metallica grigio-argentea,<ref name=":32">{{Cita libro|autore=N. N. Greenwood|autore2=A. Earnshaw|titolo=Chemistry of the Elements|ed=2|annooriginale=1997|editore=Butterworth-Heinemann|p=1074|ISBN=0-7506-3365-4}}</ref> che però all'aria, per azione dell'[[ossigeno]] e dell'[[umidità]], va lentamente persa perché la superficie poi si ricopre di una patina arancio bruna incoerente, nota come [[ruggine]];<ref name=":03">{{Cita libro|autore=F. Albert Cotton|autore2=Geoffrey Wilkinson|autore3=Carlos A. Murillo|titolo=Advanced Inorganic Chemistry|url=https://archive.org/details/advancedinorgani0000unse|ed=6|anno=1999|editore=Wiley Interscience|pp=[https://archive.org/details/advancedinorgani0000unse/page/775 775]-776|ISBN=0-471-19957-5|autore4=Manfred Bochmann}}</ref> questa consiste di [[Ossido|ossidi]] e ossidi-idrossidi misti (tra cui FeOOH).<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Fengjing|cognome=Wu|nome2=Zhonghua|cognome2=Hu|nome3=Xiaojuan|cognome3=Liu|data=2022-05|titolo=Understanding in compositional phases of carbon steel rust layer with a long-term atmospheric exposure|rivista=Materials Letters|volume=315|p=131968|lingua=en|accesso=17 marzo 2022|doi=10.1016/j.matlet.2022.131968|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167577X22003214| issn = 0167-577X}}</ref> La ruggine, tuttavia, non protegge il metallo sottostante da ulteriore [[corrosione]],<ref name=":02">{{Cita libro|autore=N. N. Greenwood|autore2=A. Earnshaw|titolo=Chemistry of the Elements|url=https://archive.org/details/chemistryelement00aear_346|ed=2|anno=1997|editore=Butterworth-Heinemann|p=1076|ISBN=0-7506-3365-4}}</ref> con il conseguente notevole impatto economico, che si è cercato di quantificare.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=C.A.|cognome=Barrero|nome2=K.E.|cognome2=García|nome3=A.L.|cognome3=Morales|data=2011-02|titolo=A proposal to evaluate the amount of corroded iron converted into adherent rust in steels exposed to corrosion|rivista=Corrosion Science|volume=53|numero=2|pp=769-775|lingua=en|accesso=17 marzo 2022|doi=10.1016/j.corsci.2010.11.003|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0010938X10005482}}</ref> Anche per questo il ferro allo stato elementare, il "[[ferro nativo]]", è estremamente raro sulla Terra.<ref>{{Cita web|url=https://www.treccani.it/enciclopedia/ferro_(Enciclopedia-Italiana)|titolo=FERRO in "Enciclopedia Italiana"|lingua=it|accesso=26 giugno 2023}}</ref>

Al di sotto del [[punto di Curie]] (768 °C) esibisce [[ferromagnetismo]],<ref>{{Cita web|url=https://www.supermagnete.it/faq/Domande-e-risposte-sui-materiali-ferromagnetici|titolo=Quali materiali ferromagnetici esistono? - supermagnete.it|accesso=15 marzo 2022}}</ref> una proprietà che prende il nome, per [[antonomasia]], proprio dal ferro;<ref>Proprietà condivisa anche con il suo minerale [[magnetite]], un ossido misto di Fe(II) e Fe(III).</ref> nel ferro, infatti, questo fenomeno si manifesta più intensamente che nel [[cobalto]] o nel [[nichel]], che sono gli elementi immediatamente successivi nella tavola periodica.<ref>Anche per questa notevole proprietà Fe, Co e Ni erano stati assimilati nell'ex gruppo VIII, detto anche gruppo del ferro, o triade del ferro. Nella tavola periodica di [[Dmitrij Ivanovič Mendeleev|Mendeleev]] e ancora in versioni datate della tavola periodica, fino almeno agli anni sessanta del secolo scorso, questo gruppo figurava come gruppo allargato comprendente questi tre elementi come capostipiti.</ref>

Questo elemento si trova quasi sempre [[Lega (metallurgia)|legato]] ad altri quali: [[carbonio]], [[silicio]], [[manganese]], [[cromo]], [[nichel]], ecc. Con il carbonio il ferro forma le sue due leghe più conosciute: l'[[acciaio]] e la [[ghisa]]. La parola "ferro" è scorrettamente usata nel linguaggio comune per indicare anche le "leghe di ferro" a bassa resistenza, gli acciai dolci.

A livello industriale si riesce ad ottenere ferro con una purezza che si avvicina al 100%. Questo prodotto viene poi utilizzato per essere legato ad altri elementi chimici per ottenere leghe dalle più diverse caratteristiche.

Estremamente importante nella [[tecnologia]] per le sue caratteristiche meccaniche e la sua lavorabilità, in passato fu tanto importante da dare il nome ad un intero periodo storico: l'[[età del ferro]].

== Etimologia ==
Come già accennato, il nome italiano dell'elemento, risalente al 1257,<ref>{{Cita web|url=https://dizionario.internazionale.it/parola/ferro_3|titolo=Ferro (3) > significato - Dizionario italiano De Mauro|sito=Internazionale|lingua=it|accesso=15 marzo 2022}}</ref> come pure il suo simbolo Fe, prendono origine da ''ferrum'', il nome latino di questo elemento [[Metallo|metallico]]<ref name=":3" /> e ''ferrum'' è da ricondurre secondo alcuni al [[Lingua sanscrita|sanscrito]] ''dharti'', termine avente il significato di «tenere, fermezza», un concetto quindi di durezza, che si addice a un metallo più duro e resistente del [[bronzo]] o altri metalli allora conosciuti; a tale concetto viene anche accostato, come affine, l'aggettivo latino ''firmus'',<ref>{{Cita web|url=https://archive.wikiwix.com/cache/index2.php?url=http://www.perseus.tufts.edu/hopper/text?doc=Perseus%253Atext%253A1999.04.0059%253Aentry%253Dferrum#federation=archive.wikiwix.com&tab=url|titolo=Charlton T. Lewis, Charles Short, A Latin Dictionary, ferrum|sito=archive.wikiwix.com|accesso=2023-12-12}}</ref> derivante anch'esso dalla medesima radice sanscrita.<ref>{{Cita web|url=http://etimo.it/?term=ferro&find=Cerca|titolo=Etimologia : ferro;|sito=etimo.it|accesso=2023-12-12}}</ref><ref>{{Cita libro|autore=Sonja Caterina Calzascia|titolo=Lessico Italiano|anno=2020|editore=BraDypUS|p=233|ISBN=9788831300087}}</ref>

In [[Lingua greca antica|greco antico]] il termine che indicava il ferro era invece ''σίδηρος'' (síderos),<ref>{{Cita web|url=https://www.grecoantico.com/dizionario-italiano-greco-antico.php?parola=ferro|titolo=DIZIONARIO GRECO ANTICO - Italiano - Greco antico|accesso=23 giugno 2023}}</ref> «metallo duro, ferro»;<ref>{{Cita libro|autore=Giovanni Semerano|titolo=Le Origini della Cultura Europea|anno=1994|editore=Leo S . Olschki Editore|pp=260-261|ISBN=88 222 4233 5}}</ref> la sua radice si ritrova, in italiano, in «[[siderurgia]]»<ref>{{Cita web|url=http://etimo.it/?term=siderurgia&find=Cerca|titolo=Etimologia : siderurgia;|sito=etimo.it|accesso=23 giugno 2023}}</ref> e «[[siderite]]»<ref>{{Cita web|url=http://etimo.it/?term=siderite&find=Cerca|titolo=Etimologia : siderite;|sito=etimo.it|accesso=23 giugno 2023}}</ref> (minerale ferroso), ad esempio, ma non in termini apparentemente simili, come «sidereo» o «siderale», che invece derivano dal [[Lingua latina|latino]] ''sidus'' (astro, stella, cielo, costellazione),<ref>{{Cita web|url=https://www.dizionario-latino.com/dizionario-latino-italiano.php?parola=%C8%99idus|titolo=DIZIONARIO LATINO OLIVETTI - Latino-Italiano|accesso=23 giugno 2023}}</ref> come pure «considerare, desiderare», che anch'essi si rifanno a ''sidus''.<ref>{{Cita web|url=http://etimo.it/?term=considerare&find=Cerca|titolo=Etimologia : considerare;|sito=etimo.it|accesso=23 giugno 2023}}</ref><ref>{{Cita web|url=http://etimo.it/?term=desiderare&find=Cerca|titolo=Etimologia : desiderare;|sito=etimo.it|accesso=26 giugno 2023}}</ref>

== Formazione ==
Il ferro si forma per [[Nucleosintesi stellare]] all'interno delle stelle di grande massa.

== Storia ==
{{vedi anche|Età del ferro|Storia della siderurgia}}
{{dx|[[File:Mars symbol.svg|min|sinistra|Simbolo alchemico del ferro]]}}

Le prime prove di uso del ferro vengono dai [[Sumeri]] e dagli [[Ittiti]], che già 4000 anni [[avanti Cristo]] lo usavano per piccoli oggetti come punte di [[lancia (arma)|lancia]] e [[gioielleria|gioielli]] ricavati dal ferro recuperato da [[meteorite|meteoriti]]. Durante il [[medioevo]] in [[alchimia]] il ferro era associato a [[Marte (astronomia)|Marte]].

La storia dell'impiego e della produzione del ferro è comune a quella delle sue leghe al carbonio: [[ghisa]] e [[acciaio]].

== Caratteristiche ==
Gli studiosi hanno stimato che il ferro sia il metallo più abbondante all'interno della [[Terra]], in quanto presente in grandi quantità nel nucleo e nel mantello terrestre, assieme a nichel e zolfo.<ref>{{Cita testo|lingua=en|url=https://www.rsc.org/periodic-table/element/26/iron|titolo=Royal Society of Chemistry - Iron}}</ref> Limitatamente alla crosta terrestre, il ferro, invece, è il quarto elemento più abbondante con una percentuale in peso pari a circa 6,3%, preceduto da ossigeno (46%), silicio (27%) e alluminio (8,1%),<ref>{{Cita testo|lingua=en|url=https://periodictable.com/Properties/A/CrustAbundance.html|titolo=periodictable.com - Abundance in Earth's Crust of the elements}}</ref> mentre si stima che sia il sesto elemento per abbondanza nell'intero [[universo]] (con una percentuale in peso di circa 0,11%), preceduto da idrogeno (75%), elio (23%), ossigeno (1%), carbonio (0,5%) e neon (0,13%).<ref>{{Cita testo|lingua=en|url=https://periodictable.com/Properties/A/UniverseAbundance.html|titolo=periodictable.com - Abundance in the Universe of the elements}}</ref>

La grande quantità di ferro presente al centro della Terra non può essere tuttavia causa del [[campo geomagnetico]], poiché questo elemento si trova con ogni probabilità a una [[temperatura]] superiore alla [[Punto di Curie|temperatura di Curie]] oltre la quale non esiste ordinamento magnetico nel reticolo cristallino.

Il ferro è un [[metallo]] che viene estratto dai suoi minerali, costituiti da composti chimici del ferro stesso, prevalentemente ossidi. Infatti sulla crosta terrestre il ferro non si rinviene quasi mai allo stato elementare metallico (ferro nativo), ma quasi totalmente sotto forma di composti in cui è presente allo stato ossidato. Per ottenere ferro metallico è necessario procedere ad una [[Riduzione (chimica)|riduzione]] chimica dei suoi minerali. Il ferro si usa solitamente per produrre [[acciaio]] che è una [[Lega (metallurgia)|lega]] a base di ferro, [[carbonio]] ed altri elementi.

Il nuclide più abbondante del ferro, il <sup>56</sup>Fe, ha la più piccola massa (930,412 MeV/c<sup>2</sup>) per [[nucleone]], ma non è il nuclide più fortemente legato, primato che spetta al <sup>62</sup>Ni.

== Forme allotropiche del ferro ==
Esistono tre [[Allotropia (chimica)|forme allotropiche]] del ferro denominate:
* ferro alfa
* ferro gamma
* ferro delta.

Tali denominazioni seguono l'ordine alfabetico delle lettere greche: infatti in passato esisteva anche la denominazione "ferro beta", che è stata successivamente abbandonata in quanto non si tratta in realtà di una forma allotropica del ferro, come invece si pensava, bensì di una forma [[Paramagnetismo|paramagnetica]] del ferro alfa, del quale preserva la struttura.<ref>{{cita testo|url=http://almack.ch/files/Metallografia/La%20struttura%20del%20ferro.pdf|titolo=AlmAck - La struttura del Ferro}}</ref>

Nel seguente [[diagramma di fase]] del ferro puro, ognuna di queste forme allotropiche presenta un campo di esistenza in un determinato intervallo di temperatura:<ref name=Smith241>{{Cita|Smith|p. 241}}.</ref>
* il campo di esistenza del ferro alfa si estende fino a temperature fino a 910&nbsp;°C;
* il campo di esistenza del ferro gamma si estende a temperature comprese tra 910&nbsp;°C e 1&nbsp;392&nbsp;°C;
* il campo di esistenza del ferro delta si estende a temperature comprese tra 1&nbsp;392&nbsp;°C e 1&nbsp;538&nbsp;°C.

In genere, le varie forme allotropiche vengono indicate con lettere consecutive dell'alfabeto greco partendo dalla temperatura ambiente; nel caso del ferro viene saltata la lettera beta perché erroneamente essa era stata attribuita al ferro non magnetico presente a temperature comprese tra 768&nbsp;°C ([[punto di Curie]]) e 910&nbsp;°C. Le varie forme allotropiche del ferro sono differenti dal punto di vista strutturale: il ferro alfa, beta e delta presentano un [[reticolo cubico a corpo centrato]] con 2 atomi (1 "atomo intero" al centro della cella più 8 "ottavi di atomo" in corrispondenza dei vertici della cella) con una [[costante di reticolo]] maggiore nel caso del ferro delta, mentre il ferro gamma presenta un [[reticolo cubico a facce centrate]] con 4 atomi (6 "mezzi atomi" al centro delle facce della cella più 8 "ottavi di atomo" in corrispondenza dei vertici della cella).<ref name=Smith241/>

Le soluzioni solide interstiziali del carbonio nel ferro assumono nomi differenti a seconda della forma allotropica del ferro in cui il carbonio è [[solubilità|solubilizzato]]:<ref>{{Cita|Smith|pp. 277-279}}.</ref>
* [[Ferrite (siderurgia)|ferrite]] alfa: carbonio in ferro alfa;
* [[austenite]]: carbonio in ferro gamma;
* ferrite delta: carbonio in ferro delta.

[[File:Diagramma di fase del ferro puro.svg|min|verticale=2.3|centro|[[Diagramma di fase]] del ferro puro]]

== Disponibilità ==
[[File:IronInRocksMakeRiverRed.jpg|min|Acque di colorazione rossastra, impartita dal ferro contenuto nelle rocce.]]
[[File:Iron-meteorite.jpg|min|Frammenti di meteoriti contenenti ferro metallico.]]

Il ferro è uno degli [[elemento chimico|elementi]] più comuni sulla [[Terra]], della cui [[crosta terrestre|crosta]] costituisce circa il 5%. La maggior parte si trova in [[minerale|minerali]] costituiti da suoi vari [[ossido|ossidi]], tra cui [[ematite]], [[magnetite]], [[limonite]] e [[Banded iron bed|taconite]].

Si ritiene che il [[nucleo terrestre]] sia costituito principalmente da una [[Lega (metallurgia)|lega]] di ferro e [[nichel]], la stessa di cui è costituito circa il 5% delle [[meteora|meteore]]. Benché rari, i [[meteorite|meteoriti]] sono la principale fonte di ferro allo stato metallico reperibile in natura, per esempio quelle del [[Canyon Diablo]], in [[Arizona]].

Il ferro si trova anche in [[Ferro nativo|forma nativa]] sebbene in piccole quantità e in siti di impatti meteorici.

== Produzione ==
[[File:Melted raw-iron.jpg|min|Ferro fuso durante la lavorazione dell'[[acciaio]]]]

Industrialmente il ferro è estratto dai suoi [[minerali]], principalmente l'[[ematite]] (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) e la [[magnetite]] (Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>), per [[Riduzione (chimica)|riduzione]] con [[carbonio]] in una [[fornace di riduzione]] a temperature di circa 2.000&nbsp;°C. Nella fornace di riduzione la ''carica'', una [[miscela]] di minerale di ferro, carbonio sotto forma di [[Coke (carbone)|coke]] e [[calcare]], viene messa nella parte alta della fornace mentre una corrente di aria calda viene forzata nella parte inferiore.

Nella fornace il carbon coke reagisce con l'[[ossigeno]] dell'aria producendo [[monossido di carbonio]]:

:<chem>2C + O2 -> 2CO</chem>

Il monossido di carbonio riduce il minerale di ferro (nell'equazione seguente ematite) per fondere il ferro, diventando [[Anidride carbonica|biossido di carbonio]] nella reazione:

:<chem>3CO + Fe2O3 -> 2Fe + 3CO2</chem>

Il [[calcare]] serve a fondere le impurità presenti nel materiale, principalmente [[Silice|biossido di silicio]], [[sabbia]] ed altri [[silicato|silicati]]. Al posto del calcare ([[carbonato di calcio]]) è possibile usare la [[dolomite]] ([[carbonato di magnesio]]). A seconda delle impurità che devono essere rimosse dal minerale possono essere usate altre sostanze. L'alta temperatura della fornace decompone il calcare in [[ossido di calcio]] ([[Calce|calce viva]]):

:<chem>CaCO3 -> CaO + CO2</chem>

Poi l'ossido di calcio si combina con il diossido di silicio per formare la ''scoria''

:<chem>CaO + SiO2 -> CaSiO3</chem>

La scoria fonde nel calore dell'[[altoforno]] (il diossido di silicio da solo resterebbe solido) e galleggia sopra il ferro liquido, più denso. Lateralmente l'altoforno ha dei condotti da cui è possibile spillare la scoria liquida o il ferro fuso a scelta. Il ferro così ottenuto è detto ''ghisa di prima fusione'' mentre la scoria, chimicamente inerte, può essere usata come materiale per la costruzione di [[strada|strade]] o in [[agricoltura]] come [[concime]] per arricchire suoli poveri di minerali.

Nel [[2000]] sono state prodotte nel mondo circa 1,1 miliardi di [[Tonnellata|tonnellate]] di minerale di ferro per un valore commerciale stimato di circa 250 miliardi di [[Dollaro statunitense|dollari]], da cui si sono ricavate 572 milioni di tonnellate di ghisa di prima fusione. Anche se l'estrazione di minerali di ferro avviene in 48 paesi, il 70% della produzione complessiva è coperto dai primi cinque: [[Cina]], [[Brasile]], [[Australia]], [[Russia]] e [[India]].

== Produzione mondiale ==
{| class="wikitable" align=center
! colspan=3|I maggiori produttori di minerali ferrosi nel 2019<ref>{{cita testo|url=https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-iron-ore.pdf|titolo=Statistiche sulla produzione di minerali ferrosi por USGS}}</ref>
|-
! Posizione
! Paese
! Produzione (milioni di tonnellate)
|-
| 1 || {{AUS}}||align=right| 919
|-
| 2 || {{BRA}}||align=right| 405
|-
| 3 || {{CHN}}||align=right| 351
|-
| 4 || {{IND}}||align=right| 238
|-
| 5 || {{RUS}}||align=right| 97
|-
| 6 || {{ZAF}}||align=right| 72
|-
| 7 || {{UKR}}||align=right| 63
|-
| 8 || {{CAN}}||align=right| 58
|-
| 9 || {{USA}}||align=right| 46
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== Analisi ==
=== Analisi colorimetrica ===
Gli ioni ferro(II) (Fe<sup>2+</sup>) e ferro(III) (Fe<sup>3+</sup>) formano complessi di colore rosso con numerosi composti organici. Due di questi complessi sono usati a scopo analitico e la [[concentrazione (chimica)|concentrazione]] dello ione ferro(II) o ferro(III) viene dedotta dalla misura dell'intensità del colore del complesso formatosi.

==== Metodo del tiocianato ====
Il campione in [[soluzione (chimica)|soluzione]] [[acido|acida]] per [[acido cloridrico]] o [[acido nitrico]] 0,05&nbsp;[[molarità|M]]-0,5&nbsp;M viene trattato con un eccesso di soluzione di [[tiocianato di potassio]] (KSCN); gli ioni tiocianato formano con gli ioni di ferro(III) dei complessi colorati rosso-ruggine, in eccesso di tiocianato lo ione complesso maggioritario è Fe[(SCN)<sub>6</sub>]<sup>3-</sup>. Gli ioni ferro(II) non reagiscono, ma possono essere preventivamente ossidati a ioni ferro(III).

L'[[assorbanza]] della soluzione viene letta alla [[lunghezza d'onda]] di circa {{M|480|ul=nm}}.

Tra i [[Catione|cationi]] che possono interferire nella misura vi sono l'[[argento]], il [[rame]], il [[nichel]], il [[cobalto]], lo [[zinco]], il [[cadmio]], il [[Mercurio (elemento chimico)|mercurio]] e il [[bismuto]]; tra gli [[Anione|anioni]] vi sono i [[acido fosforico|fosfati]], i [[acido fluoridrico|fluoruri]], gli [[acido ossalico|ossalati]] e i [[acido tartarico|tartrati]] che possono formare complessi abbastanza stabili con gli ioni di ferro(III), competendo con il tiocianato. I sali di mercurio(I) e di stagno(II) vanno [[ossidazione|ossidati]] ai corrispondenti sali di mercurio(II) e di stagno(IV), perché distruggono il complesso colorato.

Qualora la presenza di interferenti fosse eccessiva, è possibile [[precipitazione (chimica)|precipitare]] gli ioni ferro(III) in forma di idrossido per trattamento con una [[soluzione acquosa]] di [[ammoniaca]] concentrata, separare l'[[idrossido ferrico|idrossido di ferro(III)]] ottenuto e scioglierlo nuovamente nell'[[acido cloridrico]] diluito; oppure [[estrazione (chimica)|estrarre]] il complesso tiocianato di ferro(III) con una miscela 5:2 di [[1-pentanolo]] ed [[Etere dietilico|etere etilico]].

==== Metodo dell{{'}}''o''-fenantrolina ====
Gli ioni ferro(II) formano un complesso rosso-arancione con l'[[1,10-fenantrolina|''o''-fenantrolina]] [(C<sub>12</sub>H<sub>18</sub>N<sub>2</sub>)<sub>3</sub>Fe]<sup>2+</sup> o [Fe(phen)<sub>3</sub>]<sup>2+</sup>, la cui l'intensità dipende dal [[pH]] nell'intervallo tra 2 e 9. L'assorbanza della soluzione viene letta alla lunghezza d'onda di 510&nbsp;nm.

Gli ioni ferro(III) vengono preventivamente [[Riduzione (chimica)|ridotti]] a ioni ferro(II) per trattamento con [[Cloridrato di idrossilammina|cloruro di idrossilammonio]] o [[idrochinone]].

Tra gli interferenti vi sono il [[bismuto]], l'argento, il rame, il nichel, il cobalto e gli ioni [[acido perclorico|perclorato]].

== Applicazioni ==
{{vedi anche|acciaio|acciai legati|ghisa}}

Il ferro è il metallo in assoluto più usato dall'umanità, rappresenta da solo il 95% della produzione di metalli del mondo. Il suo basso costo e la sua resistenza nella forma detta [[acciaio]] ne fanno un [[materiale da costruzione]] indispensabile, specialmente nella realizzazione di [[automobile|automobili]], di [[scafo|scafi]] di [[nave|navi]] e di elementi portanti di [[Edificio|edifici]]. I composti del ferro più utilizzati comprendono:
* la [[ghisa]] di prima fusione, contenente tra il 4% e 5% di [[carbonio]] e quantità variabili di diverse impurezze quali lo [[zolfo]], il [[silicio]] ed il [[fosforo]]. Il suo principale impiego è quello di intermedio nella produzione di ghisa di seconda fusione e di [[acciaio]];
* la [[ghisa]] di seconda fusione, la ghisa propriamente detta, che contiene tra il 2,06% ed il 3,5% di carbonio e livelli inferiori delle impurezze sopra menzionate, tali da non incidere negativamente sulle proprietà [[Reologia|reologiche]] del materiale. Ha un punto di fusione compreso tra 1&nbsp;150&nbsp;°C e 1&nbsp;200&nbsp;°C, inferiore a quello di ferro e carbonio presi singolarmente ed è quindi il primo prodotto a fondere quando ferro e carbonio sono scaldati insieme. È un materiale estremamente duro e fragile, si spezza facilmente, persino quando viene scaldato al calor bianco;
* l'[[acciaio]], che contiene quantità di carbonio variabile tra lo 0,10% e l'2,06%. Secondo il tenore o percentuale di carbonio si dividono in:
** extradolci (meno dello 0,15%);
** dolci (da 0,15% a 0,25%);
** semiduri (da 0,25% a 0,50%);
** duri (oltre lo 0,50% e fino al 2,06%).

Il ferro comune, tecnicamente detto battuto o dolce contiene meno dello 0,5% di carbonio, quindi si tratta comunque di acciaio. È un materiale duro e malleabile. Spesso tuttavia con il termine ferro vengono indicati comunemente l'acciaio extradolce e quello dolce. Un ferro particolarmente puro, noto come "ferro Armco", viene prodotto dal [[1927]] con particolari procedimenti ed è impiegato dove si richiede un'elevatissima [[permeabilità magnetica]] e un'[[isteresi magnetica]] trascurabile.

Gli acciai speciali o legati, oltre a contenere carbonio sono addizionati di altri metalli quali il [[cromo]], il [[vanadio]], il [[molibdeno]], il [[nichel]] e il [[manganese]] per conferire alla lega particolari caratteristiche di resistenza fisica o chimica.

L'[[ossido ferrico|ossido di ferro(III)]] (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), nelle varietà [[magnetite]] e [[maghemite]], usato per le sue proprietà magnetiche come materiale per la produzione di supporti di memorizzazione, ad esempio supportato su polimeri nei nastri magnetici.

== Ruolo biologico ==
Il ferro è essenziale per la vita di tutti gli esseri viventi, eccezione fatta per pochi [[Bacteria|batteri]].

Gli animali inglobano il ferro nel complesso [[eme]], un componente essenziale delle [[proteine]] coinvolte nelle reazioni [[Ossidoriduzione|redox]] come la [[respirazione (fisiologia comparata)|respirazione]]. Eccessi di ferro aumentano quindi le reazioni redox provocando così un aumento dei radicali liberi. Per evitare ciò, il ferro nel nostro organismo è legato a proteine che regolano il suo stato di ossidazione. Il ferro inorganico si trova anche negli [[aggregati ferro-zolfo]] di molti enzimi, come le [[azotasi]] e le [[idrogenasi]].

Inoltre esiste una classe di [[enzima|enzimi]] basati sul ferro, classe che è responsabile di un'ampia gamma di funzioni di svariate forme di vita quali: la [[Metano monoossigenasi|metano-monoossigenasi]] (conversione del [[metano]] in [[metanolo]]), la [[Ribonucleotide reduttasi|ribonucleotide riduttasi]] (conversione del [[ribosio]] in [[Deossiribosio|desossiribosio]]), le [[emeritritine|emeritrine]] (fissazione e trasporto dell'ossigeno negli [[Invertebrata|invertebrati]] marini) e l'[[acido fosfatasi porpora]] ([[idrolisi]] degli [[esteri]] dell'[[acido fosforico]]).

La distribuzione degli ioni ferro nei mammiferi è regolata in maniera molto rigorosa.<ref>{{cita testo|url=http://www.plosbiology.org/plosonline/?request=get-document&doi=10.1371%2Fjournal.pbio.0000079|titolo=PLoS Biology: How Mammals Acquire and Distribute Iron Needed for Oxygen-Based Metabolism<!-- Titolo generato automaticamente -->|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20040507172002/http://www.plosbiology.org/plosonline/?request=get-document&doi=10.1371%2Fjournal.pbio.0000079 }}</ref> Quando ad esempio il corpo è soggetto ad un'[[infezione]], l'organismo "sottrae" il ferro rendendolo meno disponibile anche ai batteri ([[transferrina]]). Questo è il caso dell'[[epcidina]], una proteina prodotta dal fegato che, legando e degradando la [[ferroportina]], inibisce il rilascio di ferro dagli enterociti e dai macrofagi.

Tra le migliori fonti alimentari di ferro si annoverano la [[carne]], il [[pesce]], i [[fagioli]], il [[tōfu]] e i [[Cicer arietinum|ceci]]. Contrariamente a quanto generalmente ritenuto, nonostante gli [[Spinacia oleracea|spinaci]] ne siano ricchi, il ferro in essi contenuto non è biodisponibile per l'assorbimento; gli spinaci diminuiscono la [[biodisponibilità]] del ferro perché con essi si formano dei [[Complesso (chimica)|composti di coordinazione]] con conseguente spreco.

Il ferro assunto tramite [[Integratore alimentare|integratori alimentari]] è spesso nella forma di [[fumarato ferroso|fumarato]] o [[gluconato ferroso|gluconato]] di ferro(II). Le dosi consigliate di ferro da assumere quotidianamente variano con l'età e il genere . Il ferro assunto come eme ha una maggiore biodisponibilità rispetto a quello presente in altri composti. I livelli di assunzione raccomandati (LARN) sono:
* 10&nbsp;mg/die per gli uomini dai 18 ai 60 anni
* 10&nbsp;mg/die per le donne sopra i 50 anni
* 12&nbsp;mg/die per gli adolescenti maschi e le femmine senza mestruazioni
* 18&nbsp;mg/die per le donne dai 14 ai 50 anni e per le nutrici
* 30&nbsp;mg/die per le gestanti.

=== Metabolismo negli esseri umani ===
{{vedi anche|Assorbimento del ferro alimentare|metabolismo del ferro}}

Il ferro viene assorbito a livello del [[duodeno]]. Il ferro legato al [[Eme|gruppo eme]] è di più facile assorbimento rispetto al ferro non eme. La [[carne]] contiene circa il 40% di ferro eme e il 60% di ferro non eme. Del ferro contenuto nella carne, eme e non eme, ne viene assorbito circa il 10-30%,<ref name=assorbimento>{{Cita web|url=http://www.my-personaltrainer.it/salute/assorbimento-ferro.html|titolo=Assorbimento del ferro}}</ref> percentuale che sale fino al 40% se si considera il solo ferro eme<ref name=emocromatosi>{{Cita web|url=http://www.emocromatosi.it/articoli/assorbimento.htm|titolo=Assorbimento del ferro|editore=Associazione per lo Studio dell'Emocromatosi e delle Malattie da Sovraccarico di Ferro}}</ref>. Gli [[verdura|alimenti vegetali]] contengono solo ferro non eme di più difficile assorbimento, infatti il ferro di origine vegetale viene assorbito in quantità minori del 5%<ref name=assorbimento/>. In totale una persona priva di carenze assorbe in media circa il 10% del ferro introdotto con la [[dieta]]<ref name=emocromatosi/>.

Del ferro introdotto con la dieta circa l'80% è incorporato nel gruppo eme (non è influente lo [[stato di ossidazione]]); il restante 20% è immagazzinato come ferro non emico che deve essere necessariamente nella forma ridotta<ref>{{Cita web|url=http://sickle.bwh.harvard.edu/iron_absorption.html|titolo=Iron Absorption, Information Center for Sickle Cell and Thalassemic Disorders|editore=Harvard University|lingua=en}}</ref>.

La riduzione avviene facilmente a [[pH]] acido, quindi nello [[stomaco]] o in presenza di sostanze riducenti come la [[Acido ascorbico|vitamina C]].

Nelle cellule e nei fluidi corporei ([[sangue]] e [[Sistema linfoide|linfa]]) il ferro non è mai libero, ma è legato a specifiche [[proteine]] di trasporto. All'interno delle cellula della [[mucosa]] intestinale il ferro si lega all'[[apoferritina]]; il complesso neoformato si chiama [[ferritina]]. Dopodiché il ferro viene liberato e ossidato per raggiungere il circolo sanguigno. Nel sangue il ferro si lega alla transferrina. Come tale viene trasportato al fegato dove si deposita come [[ferritina]] ed [[emosiderina]]. Dal fegato, a seconda delle necessità dell'organismo, il ferro viene trasportato ai vari organi, ad esempio al tessuto muscolare, dove è fondamentale per la sintesi della [[mioglobina]] o a livello del [[Midollo osseo|midollo osseo rosso]] dove è impiegato per la sintesi dell'[[emoglobina]].

Il ferro-eme è una sostanza pro-ossidante che favorisce la formazione di N-nitroso composti nel lume intestinale e in generale la produzione di radicali liberi.

== Isotopi ==
Dell'[[Elemento chimico|elemento]] ferro si conoscono almeno trenta [[Isotopo|isotopi]], con [[Numero di massa|numeri di massa]] che vanno da ''[[Numero di massa|A]]'' = 45 ad ''A'' = 74<ref>{{Cita web|url=https://atom.kaeri.re.kr/nuchart/|titolo=Table of Nuclides|accesso=5 dicembre 2021}}</ref>, o ''A'' = 75<ref name="www-nds.iaea.org">{{Cita web|url=https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html|titolo=Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data|accesso=5 dicembre 2021}}</ref>. Tra questi, gli isotopi stabili (o almeno apparentemente stabili) del ferro esistenti in natura sono i quattro che seguono, con le loro abbondanze relative in parentesi: <sup>54</sup>Fe (5,845%), <sup>56</sup>Fe (91,754%), <sup>57</sup>Fe (2,119%) e <sup>58</sup>Fe (0,282%).<ref name="www-nds.iaea.org" />

=== Isotopi stabili ===
Il primo di questi, il <sup>54</sup>Fe, è un isotopo stabile osservativamente, anche se teoricamente potrebbe [[Decadimento beta|decadere]] esotermicamente a <sup>54</sup>Cr (stabile) attraverso una [[doppia cattura elettronica]] (''εε'') con emissione di due [[Neutrino|neutrini]], rilasciando un'energia di ~0,68&nbsp;MeV. Tuttavia, l'emivita stimata per questo processo è di oltre 4,4·10<sup>20</sup> anni<ref>{{Cita pubblicazione|nome=I.|cognome=Bikit|nome2=M.|cognome2=Krmar|nome3=J.|cognome3=Slivka|data=1º ottobre 1998|titolo=New results on the double β decay of iron|rivista=Physical Review C|volume=58|numero=4|pp=2566-2567|lingua=en|accesso=15 febbraio 2021|doi=10.1103/PhysRevC.58.2566|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.58.2566}}</ref> o 3,1·10<sup>22</sup> anni<ref>{{Cita web|url=http://www.nucleonica.net/unc.aspx|titolo=Nucleonica}}</ref> (periodo di migliaia di miliardi di volte superiore all'età dell'[[Universo]]) e, ad oggi, non ci sono evidenze sperimentali conclusive per questo decadimento che, in ogni caso, sarebbe del tutto inavvertibile e privo di qualsiasi conseguenza da un punto di vista pratico. Una situazione potenzialmente analoga si ha per il primo isotopo stabile del nichel, il <sup>58</sup>Ni, anch'esso soggetto a doppia cattura elettronica a dare l'ultimo isotopo stabile del ferro, il <sup>58</sup>Fe.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=V.I.|cognome=Tretyak|nome2=Yu.G.|cognome2=Zdesenko|data=1995-09|titolo=Tables of double beta decay data|rivista=Atomic Data and Nuclear Data Tables|volume=61|numero=1|pp=43-90|lingua=en|accesso=18 febbraio 2021|doi=10.1016/S0092-640X(95)90011-X|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092640X9590011X}}</ref>

Il <sup>56</sup>Fe (o Fe-56) è il più abbondante ed è stato da più parti in passato ritenuto erroneamente il nuclide più fortemente legato, quello cioè avente la più alta [[energia di legame]] per [[nucleone]]. Tale primato spetta invece al <sup>62</sup>Ni, mentre il <sup>56</sup>Fe viene al terzo posto, dopo il <sup>58</sup>Fe.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=M. P.|cognome=Fewell|data=1995-07|titolo=The atomic nuclide with the highest mean binding energy|rivista=American Journal of Physics|volume=63|numero=7|pp=653-658|lingua=en|accesso=14 febbraio 2021|doi=10.1119/1.17828|url=http://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.17828}}</ref><ref>{{Cita web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/NucEne/nucbin2.html#c1|titolo=The Most Tightly Bound Nuclei|sito=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|accesso=16 febbraio 2021}}</ref>

Il primato del <sup>56</sup>Fe è invece quello di avere la minima [[Massa (fisica)|massa]] per nucleone ( m = 930,412&nbsp;MeV/c<sup>2</sup>), per il fatto puro e semplice che ha un maggior rapporto ''[[Numero atomico|Z]]/[[Numero neutronico|N]]'' (protoni/neutroni) rispetto al Ni-62 (m = 930,417&nbsp;MeV/c<sup>2</sup>), essendo i [[Protone|protoni]] più ''leggeri'' (meno massivi) dei [[Neutrone|neutroni]].<ref>Non necessariamente in un decadimento un nucleo meno fortemente legato si trasforma in un nucleo più fortemente legato. Conta invece che la massa dei prodotti sia minore.</ref> Questo vuol dire che, se ci fossero adatte sequenze di reazioni nucleari e ammettendo per esse il raggiungimento di uno stato di equilibrio (''e-process''<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|nome=F.|cognome=Hoyle|nome2=William A.|cognome2=Fowler|data=1960-11|titolo=Nucleosynthesis in Supernovae.|rivista=The Astrophysical Journal|volume=132|p=565|lingua=en|accesso=18 febbraio 2021|doi=10.1086/146963|url=http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1086/146963}}</ref>), il <sup>56</sup>Fe risultebbe il prodotto più stabile.

A livello [[Cosmo|cosmico]] l'abbondanza dei [[Elementi di transizione|metalli di transizione]] della prima serie presenta un picco centrato sull'elemento ferro, in particolare sul Fe-56, il quale sovrasta gli isotopi più abbondanti dei suoi vicini a sinistra ([[Titanio|Ti]], [[Vanadio|V]], [[Cromo|Cr]], [[Manganese|Mn]]) e a destra ([[Cobalto|Co]], [[Nichel|Ni]], [[Rame|Cu]], [[Zinco|Zn]]) nella [[Tavola periodica degli elementi|tavola periodica]]; questo è noto come [[picco del ferro]],<ref name="croswell">{{Cita libro|cognome=Croswell|nome=Ken|titolo=Alchemy of the Heavens|editore=Anchor|data=febbraio 1996|url=http://kencroswell.com/alchemy.html|isbn=0-385-47214-5|urlmorto=no|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110513233910/http://www.kencroswell.com/alchemy.html}}</ref> e qui il nichel risulta secondo con il <sup>58</sup>Ni, che è però più di un ordine di grandezza meno abbondante.

Il Fe-56 costituisce il principale punto di arrivo della [[nucleosintesi]] all'interno delle stelle massive e come tale riveste particolare interesse per la [[fisica nucleare]] e l'[[astrofisica]]. Nella fase di [[evoluzione stellare]] nota come [[processo di fusione del silicio]], in particolare del <sup>28</sup>Si (7 particelle alfa), che avviene soprattutto nel nucleo delle stelle più massive, ma specialmente nelle esplosioni di [[Supernova|supernove]],<ref name=":0" /> vengono prodotti nuovi nuclei per successiva incorporazione [[Processo esotermico|esotermica]] di [[Particella α|particelle alfa]] (nuclei di He-4) fino ad arrivare al <sup>56</sup>Ni (14 particelle alfa). Questo nuclide è radioattivo a vita breve ([[Emivita (fisica)|T<sub>1/2</sub>]]&nbsp;≈&nbsp;6&nbsp;giorni, Q = 2,135&nbsp;M[[Elettronvolt|eV]]) e decade quasi solo per [[cattura elettronica]] (''ε'') a <sup>56</sup>Co, il quale poi decade anch'esso in modalità coesistente ''ε/β<sup>+</sup>'' (80,9% ''ε''; T<sub>1/2</sub>&nbsp;≈&nbsp;77&nbsp;giorni) a <sup>56</sup>Fe, stabile.<ref>{{Cita web|url=https://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?Co-56%20EC|titolo=Decay information|sito=atom.kaeri.re.kr|accesso=2024-07-30}}</ref> In tal modo il Fe-56 può accumularsi e divenire il più abbondante tra gli elementi metallici nell'universo, dove è il sesto (1090&nbsp;ppm) per abbondanza assoluta, dopo H, [[Elio|He]], [[Ossigeno|O]], [[Carbonio|C]] e [[Neon|Ne]],<ref>{{Cita pubblicazione|nome=A.G.W.|cognome=Cameron|data=1973-09|titolo=Abundances of the elements in the solar system|rivista=Space Science Reviews|volume=15|numero=1|lingua=en|accesso=15 ottobre 2022|doi=10.1007/BF00172440|url=http://link.springer.com/10.1007/BF00172440}}</ref> e il primo tra gli elementi metallici. È ipotizzabile che la sovrapponibilità della curva di [[abbondanza cosmica]] di tali elementi (e segnatamente dei loro isotopi più fortemente legati) con la curva dell'[[Energia di legame|energia di legame per nucleone]] abbia potuto generare la confusione.

Il <sup>57</sup>Fe ha un [[Isomeria nucleare|isomero nucleare]] (stato eccitato metastabile), <sup>57m</sup>Fe, spin 3/2, a soli 14,4&nbsp;keV sopra lo stato fondamentale.<ref name=":2">{{Cita web|url=https://www.blogs.unimainz.de/fb09akguetlich/files/2017/11/Moessbauer_Lectures.pdf|titolo=Mössbauer Spectroscopy –
Principles and Applications|autore=Philipp Gütlich|editore=Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz|lingua=en|accesso=2 ottobre 2022|dataarchivio=2 ottobre 2022|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20221002111516/https://www.blogs.unimainz.de/fb09akguetlich/files/2017/11/Moessbauer_Lectures.pdf|urlmorto=sì}}</ref> Questo permette l'utilizzo su di esso della [[Spettroscopia Mössbauer|spettroscopia di risonanza Mössbauer]] sfruttando la transizione tra lo stato eccitato e quello fondamentale con elevata risoluzione.<ref>{{Cita libro|autore=Guennadi N. Belozerski|curatore=J. Lindon|titolo=Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry|editore=Elsevier|p=1335|volume=2|capitolo=Mössbauer Spectroscopy, Theory|ISBN=0-12-226680-3}}</ref> Questo isotopo è quello di gran lunga più facile da assoggettare a questa spettroscopia; come sorgente di [[radiazione gamma]] necessaria allo scopo di innalzare allo stato eccitato il <sup>57</sup>Fe si usa l'isotopo radioattivo <sup>57</sup>Co, il quale decade per [[cattura elettronica]] ad uno stato eccitato del <sup>57</sup>Fe.<ref name=":2" /> Come standard primario per misurare lo spostamento isomerico (''isomer shift'') si usa il [[ferro alfa]] a 295&nbsp;K e come secondario il [[nitroprussiato di sodio]] Na<sub>2</sub>[Fe(CN)<sub>5</sub>(NO)]'''·'''H<sub>2</sub>O, sempre a 295&nbsp;K.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Fernande|cognome=Grandjean|nome2=Gary J.|cognome2=Long|data=2021-06-08|titolo=Best Practices and Protocols in Mössbauer Spectroscopy|rivista=Chemistry of Materials|volume=33|numero=11|pp=3878-3904|lingua=en|accesso=2023-08-02|doi=10.1021/acs.chemmater.1c00326|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c00326}}</ref>

Il <sup>57</sup>Fe è inoltre l'unico isotopo stabile del Fe ad avere [[spin]] nucleare (1/2, con [[Parità (fisica)|parità]] negativa), il che permette di utilizzare la [[spettroscopia di risonanza magnetica nucleare]]. Il valore di 1/2 dello spin implica il vantaggio dell'assenza di [[momento di quadrupolo]] nucleare, il che permette di ottenere spettri ad alta risoluzione per campioni in soluzione in adatti solventi. In tal caso, come standard primario si usa il [[Pentacarbonilferro|ferro pentacarbonile]]; come standard secondari il [[ferrocene]] e il [[ferrocianuro di potassio]].<ref>{{Cita libro|autore=Dieter Rehder|curatore=J. Lindon|titolo=Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry|editore=Elsevier|p=731|volume=1|capitolo=HETERONUCLEAR NMR APPLICATIONS (SC–ZN)|ISBN=0-12-226680-3}}</ref> Entrambe le spettroscopie sono tecniche di notevole valore diagnostico strutturale e chimico e, grazie a questo isotopo, il ferro e i suoi composti, allo stato solido per la risonanza Mössbauer,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=E.|cognome=Kuzmann|nome2=S.|cognome2=Nagy|nome3=A.|cognome3=Vértes|data=1º gennaio 2003|titolo=Critical review of analytical applications of Mössbauer spectroscopy illustrated by mineralogical and geological examples (IUPAC Technical Report)|rivista=Pure and Applied Chemistry|volume=75|numero=6|pp=801-858|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1351/pac200375060801|url=https://www.degruyter.com/document/doi/10.1351/pac200375060801/html}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Melinda Darby|cognome=Dyar|data=1º aprile 1985|titolo=A review of Mössbauer data on inorganic glasses: the effects of composition on iron valency and coordination|rivista=American Mineralogist|volume=70|numero=3-4|pp=304-316|accesso=5 dicembre 2021|url=https://pubs.geoscienceworld.org/msa/ammin/article-abstract/70/3-4/304/41717/A-review-of-Mossbauer-data-on-inorganic-glasses}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=M.I|cognome=Oshtrakh|data=1999-05|titolo=Mössbauer spectroscopy of iron containing biomolecules and model compounds in biomedical research|rivista=Journal of Molecular Structure|volume=480-481|pp=109-120|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1016/S0022-2860(98)00692-9|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0022286098006929}}</ref> e in soluzione per la risonanza magnetica,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Andrew|cognome=Houlton|nome2=John R.|cognome2=Miller|nome3=Roger M. G.|cognome3=Roberts|data=1991|titolo=Studies of the bonding in iron( II ) cyclopentadienyl and arene sandwich compounds. Part 2. Correlations and interpretations of carbon-13 and iron-57 nuclear magnetic resonance and iron-57 mössbauer data|rivista=J. Chem. Soc., Dalton Trans.|numero=3|pp=467-470|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1039/DT9910000467|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=DT9910000467}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Gerd N.|cognome=La Mar|nome2=C.M.|cognome2=Dellinger|nome3=S.S.|cognome3=Sankar|data=1985-04|titolo=Iron-57 chemical shifts in carbonyl myoglobin and its model complexes determined by iron-57-carbon-13 double resonance|rivista=Biochemical and Biophysical Research Communications|volume=128|numero=2|pp=628-633|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1016/0006-291X(85)90092-0|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0006291X85900920}}</ref> possono disporne per essere utilmente indagati.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Nathalie|cognome=Godbout|nome2=Robert|cognome2=Havlin|nome3=Renzo|cognome3=Salzmann|data=1º marzo 1998|titolo=Iron-57 NMR Chemical Shifts and Mössbauer Quadrupole Splittings in Metalloporphyrins, Ferrocytochrome c , and Myoglobins: A Density Functional Theory Investigation|rivista=The Journal of Physical Chemistry A|volume=102|numero=13|pp=2342-2350|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1021/jp972542h|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp972542h}}</ref>

Il <sup>58</sup>Fe è l'isotopo del ferro meno abbondante sulla Terra (~0,28%), ma nei [[raggi cosmici]] galattici arriva prossimo ad un'abbondanza del 6%,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=R. A.|cognome=Mewaldt|nome2=J. D.|cognome2=Spalding|nome3=E. C.|cognome3=Stone|data=1980-03|titolo=The isotopic composition of galactic cosmic-ray iron nuclei|rivista=The Astrophysical Journal|volume=236|pp=L121|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1086/183211|url=http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1086/183211}}</ref> o comunque maggiore del rapporto terrestre.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=M.E.|cognome=Wiedenbeck|nome2=W.R.|cognome2=Binns|nome3=E.R.|cognome3=Christian|data=2001-01|titolo=The isotopic source composition of cosmic-ray iron, cobalt, and nickel|rivista=Advances in Space Research|volume=27|numero=4|pp=773-778|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.1016/S0273-1177(01)00120-X|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S027311770100120X}}</ref> Questo nuclide, proprio per la sua scarsità percentuale, è stato studiato come possibile tracciante non radioattivo in processi [[Biologia|biologici]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=H. W.|cognome=Kim|nome2=Y. J.|cognome2=Yu|nome3=A. G.|cognome3=Greenburg|data=1994-01|titolo=Iron-58 and Neutron Activation Analysis: A Non-Radioactive Method for Tracing Hemoglobin Iron|rivista=Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology|volume=22|numero=3|pp=619-624|lingua=en|accesso=5 dicembre 2021|doi=10.3109/10731199409117891|url=http://www.tandfonline.com/doi/full/10.3109/10731199409117891}}</ref>

=== Isotopi radioattivi ===
Il Fe-45 è un nuclide singolare del ferro che nel 75% dei casi decade per [[doppia espulsione di protone]], un modo di decadimento estremamente raro,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=D. S.|cognome=Delion|nome2=S. A.|cognome2=Ghinescu|data=2022-03-07|titolo=Two-proton emission systematics|rivista=Physical Review C|volume=105|numero=3|pp=L031301|lingua=en|accesso=2022-09-22|doi=10.1103/PhysRevC.105.L031301|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.105.L031301}}</ref> possibile solo per nuclei atomici fortemente carenti di neutroni e aventi protoni in numero pari,<ref>{{Cita pubblicazione|autore=B. Blank|autore2=G. Canchel|data=2008|titolo=The double-proton radioactivity. A new way of decay|rivista=Reflets de la Physique|lingua=fr|accesso=2022-09-22|url=https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:40011091}}</ref> trasformandosi in Cr-43 (Q ≈ 1,134&nbsp;MeV, ''T''<sub>1/2</sub> = 1,89&nbsp;ms); per il restante 25% espelle insieme un [[protone]] e un positrone (''p[[Decadimento beta|β<sup>+</sup>]]''), dando Cr-44.<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/026.45/index.dm.prod.html|titolo=Isotope data for iron-45 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=2024-05-02}}</ref> Un altro nuclide che esibisce tale fenomeno è lo Zn-54, che dà Ni-52.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=P.|cognome=Ascher|nome2=L.|cognome2=Audirac|nome3=N.|cognome3=Adimi|data=2011-09-01|titolo=Direct Observation of Two Protons in the Decay of Zn 54|rivista=Physical Review Letters|volume=107|numero=10|p=102502|lingua=en|accesso=2022-09-22|doi=10.1103/PhysRevLett.107.102502|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.107.102502}}</ref>

Il Fe-52 decade a [[Manganese|Mn]]-52 ([[Radioattività|radioattivo]]) per [[cattura elettronica]] (''ε'', 42%) e per emissione di [[positrone]] ([[Decadimento beta|''β<sup>+</sup>'']]) (58%),<ref>{{Cita libro|nome=Joseph D.|cognome=Bronzino|titolo=Chapter 15 - Radiation Imaging|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123749796000150|accesso=3 ottobre 2022|collana=Biomedical Engineering|data=1º gennaio 2012|editore=Academic Press|lingua=en|pp=995-1038|ISBN=978-0-12-374979-6|doi=10.1016/b978-0-12-374979-6.00015-0}}</ref> rilasciando 2,380&nbsp;[[Elettronvolt|MeV]]; l'[[Emivita (fisica)|emivita]] è 8,275 ore; il Mn-52 decade a sua volta, per cattura elettronica e emissione di positrone (''ε/β<sup>+</sup>''), a [[Cromo|Cr]]-52, stabile.<ref>{{Cita web|url=https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html|titolo=Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data|accesso=17 marzo 2022}}</ref> Questo isotopo radioattivo del ferro, [[Complesso (chimica)|complessato]] con [[Ligando|leganti]] [[Macrociclo|macrociclici]] e unito poi ad [[Anticorpo monoclonale|anticorpi monoclonali]], trova applicazione in [[medicina]] a scopo [[Diagnosi|diagnostico]], per il quale uso risulta uno degli isotopi di prima scelta.<ref>{{Cita libro|nome=Thomas A.|cognome=Kaden|titolo=9.28 - Ten-membered Rings or Larger with One or More Nitrogen Atoms|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780080965185002367|accesso=3 ottobre 2022|data=1º gennaio 1996|editore=Pergamon|lingua=en|pp=789-807|ISBN=978-0-08-096518-5|doi=10.1016/b978-008096518-5.00236-7}}</ref>

Il Fe-53 decade a Mn-53 (radioattivo) per cattura elettronica (''ε'', 2,9%) e per emissione di positrone (''β<sup>+</sup>'', 97,1%), rilasciando 3,743&nbsp;MeV;<ref>{{Cita web|url=https://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?Fe-53%20EC|titolo=Decay information|sito=atom.kaeri.re.kr|accesso=2024-07-30}}</ref> l'emivita è 2,51&nbsp;minuti; il Mn-53 decade a sua volta, per sola cattura elettronica, a Cr-53, stabile.<ref name=":1">{{Cita web|url=https://www-nds.iaea.org/relnsd/vcharthtml/VChartHTML.html|titolo=Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data|accesso=19 febbraio 2021}}</ref>

Il Fe-55 decade a Mn-55 (stabile) per cattura elettronica (''ε''), rilasciando 0,231&nbsp;MeV; l'emivita è 2,74&nbsp;anni.<ref name=":1" />

Il Fe-59 decade [[Decadimento beta|''β<sup>−</sup>'']] a [[Cobalto|Co]]-59 (stabile), rilasciando 1,565&nbsp;MeV; l'emivita è 44,49&nbsp;giorni.<ref name=":1" />

Il <sup>60</sup>Fe è un nuclide radioattivo che decade ''β<sup>−</sup>'' a <sup>60</sup>Co (che, a sua volta, decade ''β<sup>−</sup>'' a <sup>60</sup>[[Nichel|Ni]], stabile). La sua emivita è di 2,62 milioni di anni (fino al 2009 si credeva fosse di 1,5 milioni di anni) ed è ormai "estinto".<ref>{{Cita web|lingua=en|url=https://physicsworld.com/a/nailing-the-half-life-of-iron-60/|titolo=Nailing the half-life of iron-60 – Physics World|accesso=25 gennaio 2020}}</ref> Molti lavori di datazione basati sul ferro si basano proprio sulla misura del tenore di <sup>60</sup>Fe in [[Meteorite|meteoriti]] e [[Minerale|minerali]].

In alcune parti delle meteoriti ''Semarkona'' e ''Chervony Kut'' si è osservata una correlazione tra la concentrazione di <sup>60</sup>Ni, il prodotto finale del decadimento di <sup>60</sup>Fe, e le abbondanze degli altri isotopi stabili del ferro; questo prova che <sup>60</sup>Fe esisteva all'epoca della nascita del sistema solare. È inoltre possibile che l'energia prodotta dal suo decadimento abbia contribuito, insieme a quella del decadimento di <sup>26</sup>[[Alluminio|Al]], alla ri-fusione ed alla differenziazione degli [[Asteroide|asteroidi]] al tempo della loro formazione, 4,6 miliardi di anni fa.

== Composti ==
[[File:LightningVolt Iron Ore Pellets.jpg|min|Questo mucchio di minerale di ferro verrà usato per produrre [[acciaio]].]]

Gli [[stato di ossidazione|stati di ossidazione]] più comuni del ferro comprendono:
* il '''ferro(0)''', che dà complessi organometallici come Fe(CO)<sub>5</sub>
* il '''ferro(II)''', che dà composti di Fe<sup>2+</sup>, è molto comune (il suffisso -oso è obsoleto, [[Unione internazionale di chimica pura e applicata|IUPAC]]).
* il '''ferro(III)''', che dà composti di Fe<sup>3+</sup>, è anche molto comune, per esempio nella [[ruggine]] (il suffisso -ico è obsoleto, [[Unione internazionale di chimica pura e applicata|IUPAC]]).
* il '''ferro(IV)''', Fe<sup>4+</sup>, che dà composti talvolta denominati di ''ferrile'', è stabile in alcuni enzimi (e.g. [[perossidasi]]).
* il carburo di ferro Fe<sub>3</sub>C è conosciuto come [[cementite]].

È anche noto il '''ferro(VI)''', uno stato raro presente per esempio nel [[ferrato di potassio]].

Si veda anche [[ossido di ferro]].

== Precauzioni ==
Un apporto eccessivo di ferro tramite l'alimentazione è tossico perché l'eccesso di ioni ferro(II) reagisce con i perossidi nel corpo formando [[Radicale libero|radicali liberi]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Scott J.|cognome=Dixon|data=2014-1|titolo=The role of iron and reactive oxygen species in cell death|rivista=Nature Chemical Biology|volume=10|numero=1|pp=9-17|accesso=21 agosto 2018|doi=10.1038/nchembio.1416|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24346035|nome2=Brent R.|cognome2=Stockwell}}</ref>. Finché il ferro rimane a livelli normali, i meccanismi anti-ossidanti del corpo riescono a mantenere il livello di radicali liberi sotto controllo.

Un eccesso di ferro può produrre disturbi ([[Emocromatosi ereditaria|emocromatosi]]); per questo l'assunzione di ferro tramite medicinali e integratori va eseguita sotto stretto controllo medico e solo in caso di problematiche legate alla carenza di ferro.

== Note ==
<references/>

== Bibliografia ==
* {{cita libro | nome= Francesco | cognome= Borgese | titolo= Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico | editore= CISU | città= Roma | anno= 1993 | isbn= 88-7975-077-1 | url= http://books.google.it/books?id=9uNyAAAACAAJ}}
* {{cita libro | autore= R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto | titolo= Tavola periodica e proprietà degli elementi | editore= Edizioni V. Morelli | città= Firenze | anno= 1998 | cid= Tavola periodica e proprietà degli elementi | url= http://www.idelsongnocchi.it/online/vmchk/chimica/tavola-periodica-degli-elementi-iupac.html | urlmorto= sì | urlarchivio= https://web.archive.org/web/20101022060832/http://www.idelsongnocchi.it/online/vmchk/chimica/tavola-periodica-degli-elementi-iupac.html }}
* {{cita libro | cognome= Smith | nome= William F. | titolo= Scienza e tecnologia dei materiali | editore= McGraw-Hill |ed= 2 | anno= 1995 |isbn= 88-386-0709-5 |cid= Smith |url= http://books.google.it/books?id=mETbAAAACAAJ&source=gbs_navlinks_s}}

== Voci correlate ==
* [[Acciaio]]
* [[Ghisa]]
* [[Acciai legati]]
* [[Fassaite]]
* [[Clorato ferroso]]
* [[Nanopolvere di ferro]]

== Altri progetti ==
{{interprogetto|q|wikt=ferro|preposizione=sul}}

== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
* {{Cita web | url = http://www.nutritionvalley.it/nutrienti/minerali/ferro/assorbimento_funzioni_ferro.html | titolo = Ferro in nutrizione | accesso = 11 febbraio 2007 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20070214111023/http://www.nutritionvalley.it/nutrienti/minerali/ferro/assorbimento_funzioni_ferro.html | urlmorto = sì }}
* {{Cita web|url=http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/index.html|titolo=Iron|sito=WebElements.com|lingua=en}}
* {{Cita web|url=http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Fe.html|titolo=Iron|sito=EnvironmentalChemistry.com|lingua=en}}
* {{Cita web|url=http://education.jlab.org/itselemental/ele026.html|titolo=It's Elemental – Iron|lingua=en}}

{{Elementi chimici}}
{{Controllo di autorità}}
{{Portale|chimica}}

[[Categoria:Ferro| ]]