O documento discute o ferro, incluindo sua ocorrência natural abundante, propriedades físicas, como seu magnetismo, e como é obtido principalmente a partir de minerais de óxido de ferro no alto-forno. Também descreve suas principais aplicações em ligas como aço e bronze, e em compostos como sulfato férrico.

1. Ferro

2. Ocorrência
É o metal de transição mais abundante da crosta terrestre, e
quarto de todos os elementos. Também é abundante no Universo,
havendo-se encontrados meteoritos que contêm este elemento. O
ferro é encontrado em numerosos minerais, destacando-se:
A hematita (Fe2O3), a magnetita (Fe3O4), a limonita (FeO(OH)),
a siderita (FeCO3), a pirita (FeS2) e a ilmenita (FeTiO3).

3. Os maiores depósitos deste metal situam-se nos EUA, na
região fronteiriça Franco-Germânica, na Grã-Bretanha, na
Áustria, na Suécia, e a Rússia. Outros importantes produtores
de ferro são o Brasil, o Chile, Cuba, Venezuela e Canadá.
Este elemento aparece ainda como constituinte subsidiário
em quase todas as rochas, bem como nos seres vivos,
vegetais e animais. Encontra-se ainda em águas naturais, às
vezes em quantidade apreciável.

4. Propriedades Físicas
É um metal maleável, tenaz, de coloração cinza prateado
apresentando propriedades magnéticas; é ferromagnético a
temperatura ambiente, assim como o Níquel e o Cobalto.
É encontrado na natureza fazendo parte da composição de
diversos minerais, entre eles muitos óxidos, como o FeO
(óxido de ferro II, ou óxido ferroso) ou como Fe2O3 (óxido
de ferro III, ou óxido férrico).

5. Os números que acompanham o íon ferro
diz respeito aos estados de oxidação
apresentados pelo ferro, que são +2 e +3, e é
raramente encontrado livre. Para obter-se
ferro no estado elementar, os óxidos são
reduzidos com carbono, e imediatamente são
submetidos a um processo de refinação para
retirar as impurezas presentes.

6. É o elemento mais pesado que se produz
exotermicamente por fusão, e o mais leve produzido
por fissão, devido ao fato de seu núcleo ter a mais
alta energia de ligação por núcleon, que é a energia
necessária para separar do núcleo um nêutron ou um
próton. Portanto, o núcleo mais estável é o do ferro-
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7. Aplicações
O ferro é utilizado na metalurgia e na siderurgia, na fabricação de ligas das mais
diversas e em vários sectores da indústria, na produção de numerosos utensílios. Os
compostos de ferro têm aplicações muito diversas. Assim, o sulfato ferroso usa-se em
tinturaria e como fungicida, a limonite e a hematite como pigmentos, adsorventes e
abrasivos; e a magnetite no fabrico de eléctrodos industriais; o cloreto e o nitrato
férricos usam-se como mordentes, como hemostáticos e como reagentes industriais,
sobretudo na indústria dos corantes. Os carbonilos e nitrosilo de ferro, bem como o
ferroceno, têm encontrado frequente aplicação como catalisadores de muitas reacções.

8. Obtenção
Pode-se obter o ferro a partir dos óxidos com maior ou menor
teor de impurezas. Muitos dos minerais de ferro são óxidos.
A Redução dos óxidos para a obtenção do ferro é efetuada em
fornos denominados alto forno ou forno alto. Nele são
adicionados os minerais de ferro, em presença de coque, e
carbonato de cálcio, CaCO3 , que atua como escorificante.

9.  No processo de obtenção, geralmente é usado a hematita, que apresenta
ponto de fusão de 1560 °C. Para que essa temperatura seja diminuída, é
adicionado o carbonato de cálcio (CaCO3). Além de promover a redução
do ponto de fusão da hematita, ele atua reagindo com impurezas presentes
como o dióxido de silício (SiO2) formando o metassilicato de cálcio
(CaSiO3), conhecido como escória. O coque (carbono amorfo, com mais
de 90% de pureza) é usado para promover a redução da hematita,
transformando o Fe3+ em Fe(s). Inicialmente, o coque, em presença de
excesso de O2 fornecido pelo ar, reage produzindo CO2.

10. O dióxido de carbono assim produzido, e também
proveniente do carbonato de cálcio, reagem com o coque que
é constantemente adicionado ao alto forno, produzindo CO.
Este, por fim será o responsável por reagir com Fe2O3
produzindo Fe(s) e CO2.
O processo de oxidação do coque com oxigênio libera
energia. Na parte inferior do alto forno a temperatura pode
alcançar 1900 °C.

11. Redução dos Minerais Óxidos:
Inicialmente, os óxidos de ferro são reduzidos na parte superior do alto forno, parcial ou totalmente, com o
monóxido de carbono, já produzindo ferro metálico. Exemplo: redução da magnetita:
Fe3O4 + 3CO → 3FeO + 3CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Posteriormente, na parte inferior do alto forno, onde a temperatura é mais elevada, ocorre a maior parte da
redução dos óxidos com o coque (carbono):
Fe3O4 + C → 3FeO + CO
O carbonato de cálcio se decompõe: CaCO3 → CaO + CO2
E o dióxido de carbono é reduzido com o coque a monóxido de carbono, como visto acima.
 Na parte mais inferior do alto forno ocorre a carburação:
3Fe + 2CO → Fe3C + CO2

14. Processos de enriquecimento:
Finalmente ocorre a combustão e a dessulfuração (eliminação do enxofre)
devido à injeção de ar no alto forno, e por último são separadas as frações: a
escória do ferro fundido, que é a matéria-prima empregada na indústria.
O ferro obtido pode conter muitas impurezas não desejáveis, sendo
necessário submetê-lo a um processo de refinação que pode ser realizado em
fornos chamados convertedores.

15. Liga ferrosa:
Aço: são ligas de ferro e carbono que podem conter concentrações apreciáveis de outros elementos de liga. As propriedades mecânicas são sensíveis ao
teor de carbono, que é normalmente inferior a 1%.
Aços com baixo teor de carbono: Essas ligas contem geralmente menos que 0,25% de C. Como conseqüência essas ligas são moles e fracas,
porém possuem uma ductilidade e uma tenacidade excepcionais; além disso, são usináveis soldáveis e, dentre todos os tipos de aço, são os mais
baratos de serem produzidos. Aplicações típicas para este tipo de liga incluem os componentes de carcaças de automóveis e chapas usadas em
tubulações, edificações e latas estanhadas.

16. Aços com médio teor de carbono: Esses aços possuem concentrações de
carbono aproximadamente de 0,25 e 0,60% de carbono. As maiores aplicações
destas ligas se encontram em rodas de trens, engrenagens, virabrequins e outras
peças de alta resistência que exigem uma combinação de elevada resistência,
resistência à abrasão e tenacidade.
Aços com alto teor de carbono: Esses aços apresentam em média uma
concentração de carbono e 0,60 a 1,4%. são mais duros, mais resistentes e,
porem, os menos dúcteis dentre todos os aços de carbono. Esses aços são
usados geralmente como ferramentas de corte, bem como para a fabricação de
facas, laminas de serras para metais, molas e arames com alta resistência.

17. Ligas não ferrosas
São ligas que não possuem como constituinte principal o elemento ferro.
Ligas de cobre: o cobre, quando não se encontra na forma de ligas, é tão mole e dúctil que é muito
difícil de ser usinado. As ligas de cobre mais comuns são os latões, onde o zinco, na forma de uma
impureza substitucional, é o elemento de liga predominante. Ligas de cobre-zinco com concentrações
aproximadamente de 35% de zinco são relativamente moles, dúcteis e facilmente submetidos à
deformação plástica a frio.
As ligas de latão que possuem um maior teor de zinco são mais duras e mais resistentes. Os bronzes
são ligas de cobre com vários outros elementos, incluindo o estanho, alumínio, o silício e o níquel.
Essas ligas são relativamente mais resistentes do que os latões, porém ainda possui um elevado nível
de resistência a corrosão.

18.  Alguns outros exemplos de ligas não ferrosas são as ligas de alumínio, que
são caracterizadas por uma densidade relativamente baixa, condutividade
eléctrica e térmica elevada, e uma resistência à corrosão em alguns
ambientes comuns, com a atmosfera ambiente. Liga de magnésio é
caracterizada pela baixa densidade do magnésio que é a mais baixa dentre
todos os metais estruturais; dessa forma suas ligas são usadas onde um peso
leve é considerado importante, como por exemplo, em componentes de
aeronave.