O Ferro é um elemento químico do grupo 8 (metais de transição) que pertence ao quarto período da tabela periódica.
O ferro é o metal mais utilizado dentre todos os metais e a fabricação do aço é de extrema importância em todo o mundo. Para as plantas e os animais, o ferro é o elemento mais importante dentre os metais de transição. Sua importância biológica reside na variedade de funções que seus compostos desempenham, por exemplo, no transporte de elétrons em plantas e animais, no transporte de oxigênio no sangue em mamíferos, no armazenamento e absorção de ferro e como componente na nitrogenase. O ferro forma diversos complexos de estrutura pouco comuns, como o ferroceno.
O ferro é o quarto elemento mais abundante da crosta terrestre, sendo sua quantidade menor apenas que do O, do Si e do Al. Além disso, o níquel e o ferro constituem a maior parte do núcleo da terra.
A obtenção do ferro exerceu um papel considerável no desenvolvimento da civilização moderna. A Idade do Ferro começou quando o homem aprendeu a utilizar o carvão formado na combustão da madeira para extrair ferro de seus minérios, e a usar o metal para fabricar ferramentas e implementos. A Revolução Industrial começou em 1773, em Coalbrookdale em Shropshire, Inglaterra, quando Abraham Derby desenvolveu um processo de obtenção de ferro que utilizava coque no lugar do carvão vegetal pela combustão incompleta da madeira.
Além disso, a maior resistência mecânica do coque tornou possível insuflar ar através de uma mistura de coque e minério de ferro num alto forno, possibilitando a obtenção de ferro metálico em grande escala. Esses dois fatores aumentaram a disponibilidade de ferro e reduziram em muito o seu preço. Assim, pela primeira vez tornou-se possível a construção de pontes, navios, caldeiras e trilhos usando ferro. A quantidade em que se produz o ferro e o aço e suas múltiplas aplicações justificam um exame detalhado das condições e reações envolvidas no seu processo de extração.
Estado de Oxidação
Os principais estados de oxidação do Fe são (+II) e (+III). O Fe(+II) é a espécie mais estável, e existe em solução aquosa. O Fe(+III) é ligeiramente oxidante, mas as estabilidades dos íons Fe(+II) e Fe(+III) são mais semelhantes que as estabilidades dos elementos dos grupos anteriores nos mesmos estados de oxidação .
Propriedades Gerais
O ferro puro tem cor prateada, não é muito duro, e é bastante reativo. O metal finamente dividido é pirofórico. O ar seco tem pouco efeito sobre ferro maciço, mas o ar úmido facilmente oxida o metal ao óxido férrico hidratado (ferrugem). Este é constituído por camadas não aderentes que se soltam, expondo mais metal para posterior reação.
O ferro dissolve em ácidos não oxidantes diluídos a frio, formando Fe2+ e liberando hidrogênio. Se o ácido estiver morno e houver presença de ar, uma certa quantidade de íons Fe3+ será formada ao lado de íons Fe2+. Agentes oxidantes fortes, tais como HNO3 concentrado ou K2Cr2O7, tornam o metal passivo, por causa da formação de uma camada protetora de óxido. Se essa camada for removida, o metal torna-se novamente vulnerável ao ataque químico. O Fe é levemente anfótero. Não reage na presença de NaOH diluído, mas é atacado por NaOH concentrado.
A Química Bioinorgânica do Ferro
Pequenas quantidades de ferro são essenciais tanto para animais como para vegetais. Contudo, como ocorre com Cu e Se, é tóxico em quantidades maiores. Do ponto de vista biológico, o ferro é o elemento de transição mais importante. O ferro está envolvido em diversos processos diferentes:
1. Transporte de oxigênio no sangue de mamíferos, aves e peixes (hemoglobina).
2. Armazenamento de O2 no tecido muscular (mioglobina).
3. Transporte de elétrons em plantas, animais e bactérias (citocromos), e também em plantas e bactérias (ferredoxinas).
4. Armazenamento e remoção de ferro em animais (ferritina e transferrina).
5. Componente da nitrogenase (enzima das bactérias fixadoras de N2).
6. Presente em diversas outras enzimas: aldeído-oxidase (oxidação de aldeídos), catalase e peroxidase (decomposição de H2O2), e dehidrogenase succínica (oxidação aeróbica de carboidratos.