lunedì 27 febbraio 2017

Che cos'è il ferro?

Che cos'è il ferro?

La parola ferro è scorrettamente usata nel linguaggio comune per indicare le “leghe di ferro” a bassa resistenza, definiti acciai dolci. Tale elemento si trova sempre legato ad altri quali, Carbonio, Silicio, Manganese, Cromo, Nichel, ecc. Con il carbonio il ferro forma le sue leghe più conosciute, l'acciaio e la ghisa. A livello industriale si riesce ad ottenere ferro con una purezza che si avvicina al 100%, tale prodotto viene poi utilizzato per essere legato ad altri elementi chimici per ottenere leghe dalle più diverse caratteristiche. Il ferro è il metallo più abbondante all'interno della terra (costituisce il 34,6% della massa del nostro pianeta) ed è il sesto elemento per abbondanza nell'intero universo. La grande quantità di ferro presente al centro della terra non può essere tuttavia causa del suo campo magnetico, poiché tale elemento si trova con ogni probabilità ad una temperatura elevata, dove non esiste ordinamento magnetico nel proprio reticolo cristallino (tale temperatura è detta Temperatura di Curie). 

Si ritiene che il nucleo terrestre sia costituito principalmente da una lega di ferro e nichel, la stessa di cui è costituito circa il 5% delle meteore. Benchè rari, i meteoriti sono la principale fonte di ferro reperibile in natura allo stato metallico, da ricordare quelle del Canyon Diablo, in Arizona. Industrialmente, il ferro è estratto dai suoi minerali, principalmente l'ematite e la magnetite, per riduzione con carbonio in una fornace di riduzione di circa 2000°C. Nella fornace, la carica, una miscela di minerali di ferro, carbonio sotto forma di Coke e Calcare viene messa nella parte alta della fornace, mentre una corrente calda viene forzata nella parte inferiore. 

Il Carbon Coke reagisce con l'ossigeno dell'aria producendo monossido di carbonio e riduce il minerale di ferro diventando Biossido di Carbonio nella reazione. Il Calcare serve a fondere le impurità presenti nel materiale, Biossido di Silicio, Sabbia, ed altri silicati. Al posto del calcare è possibile usare la Dolomite. Altre sostanze possono essere usate a seconda delle impurità che devono essere rimosse dal minerale. L'alta temperatura della fornace decompone il calcare in Ossido di Calcio o Calce Viva che si combina con il Diossido di Silicio per formare la scoria. La Scoria fonde nell'altoforno 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 cosi ottenuto è detto Ghisa di Prima Fusione, mentre la scoria, chimicamente inerte, può essere usata come materiale per la costruzione di strade o in agricoltura come concime, per arricchire i suoli poveri di minerali. 

Che cos'è il ferro? Il ferro è in assoluto il materiale più usato dall'umanità, rappresenta da solo il 95% della produzione di metalli nel mondo. Il suo basso costo e la sua resistenza, ne fanno un materiale da costruzione indispensabile, specialmente nella realizzazione di automobili, di scafi di navi e di elementi portanti di edifici. 

I composti più utilizzato del ferro sono, la Ghisa di prima fusione, contenente tra il 4% ed 5% di carbonio e quantità variabili di diverse impurezze quali lo Zolfo, il Silicio ed il Fosforo, il suo principale impiego è quello intermedio nella produzione di ghisa di seconda fusione, cioè che contiene tra il 2,6% ed il 3,5% di carbonio e livelli inferiori delle impurezze, tali da non incidere negativamente sulle proprietà reologiche del materiale, è un materiale estremamente duro e fragile e si spezza facilmente. 

L'acciaio, che contiene carbonio in quantità variabile tra 0,10% e l'1,65. Secondo il tenore o la 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%), e Duri (oltre lo 0,50%). Spesso tuttavia con il termine ferro viene indicato comunemente sia l'acciaio Extradolce che quello Dolce. Infine gli Acciai Speciali, addizionati oltre al carbonio 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. 

Che cos'è il ferro?  Il ferro è essenziale per la vita di tutti gli esseri viventi, eccezione fatta per alcuni batteri. La funzione principale riguarda la produzione di Emoglobina, la proteina presente nei globuli rossi che permette il trasporto dell'ossigeno a tutti i tessuti, e della Mioglobina, un'altra proteina deputata a fissare l'ossigeno all'interno dei muscoli, inoltre è essenziale per il buon funzionamento di diversi enzimi e proteine. Il contenuto complessivo di ferro nel corpo umano si aggira intorno ai 6 grammi per l'uomo e ai 2 grammi per la donna. Una dieta equilibrata permette di mantenere i corretti livelli di ferro nell'organismo, compensando le perdite che avvengono attraverso le urine, le feci, il sudore, la desquamazione sia delle cellule della pelle, sia di quelle dell'intestino. 

Gli alimenti maggiormente ricchi di ferro sono il fegato e le interiora in genere, il cioccolato fondente, i legumi, le carni rosse, la frutta secca e le verdure a foglia verde. L'assorbimento del ferro è facilitato dal fruttosio e soprattutto dalla vitamina C e dall'acido citrico, è per questo che si raccomanda di condire le verdure con il limone. La carenza di ferro si manifesta con stanchezza, facile affaticamento e, se è notevole e protratta, con anemia, altri sintomi comuni sono la cefalea, palpitazioni, nevralgie, maggiore suscettibilità alle infezioni. Queste carenze sono sovente dovute o a una dieta in cui la carne è scarsa o assente (vegetariani) o un consumo elevato di cereali, specie se integrali, che possono ostacolare l'assorbimento di questo elemento. Inoltre il ferro agisce sulla psiche, infonde calma e sicurezza, libera la coscienza dalle preoccupazioni e permette all'individuo di riflettere con mente aperta, infatti, in mancanza di ferro di possono verificare casi di depressione. 

Che cos'è il ferro?  In Alchimia, il ferro è associato a Marte, all'elemento del fuoco e al colore rosso. Secondo la tradizione popolare possiede virtù protettive contro gli spiriti maligni e i demoni della malattia, i ferri di cavallo e i chiodi di ferro di cavallo sono antichissimi strumenti magici e propiziatori e furono usati per la prima volta nell'antica Grecia. Filosoficamente, il ferro rappresenta una necessità primordiale da temperare che spinge al soggetto ad abbracciare il fuoco dentro, quello istintuale e meno razionale.
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