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LICENCE PROFESSIONNELLE Option : Génie Civil Monsieur OUHAMI Youssef Licence pr

LICENCE PROFESSIONNELLE Option : Génie Civil Monsieur OUHAMI Youssef Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com I – Bibliographie - Le fer est le quatrième élément sur Terre avec une participation de 5% dans la composition chimique de notre planète, - après l'oxygène en 1ère position avec 50% - le silicium 26% en 2ème position - et l'aluminium 8% en 3ème position L’azote est l’élément le plus abondant de l’atmosphère terrestre : il constitue environ 80 % de l’air que l’on respire. Fiche Technique : 1 PRÉSENTATION fer (du latin ferrum), élément métallique blanc argenté, de symbole Fe et de numéro atomique 26. Le fer appartient au groupe VIII (colonne 8) dans la première série des éléments de transition, C’est l'isotope le plus abondant, avec une masse atomique de 55,845 et est situé dans la quatrième période du tableau périodique. 2 PROPRIÉTÉS Le fer pur a une dureté comprise entre 4 et 5 ; il est mou, malléable et ductile. Il est facilement magnétisable aux températures ordinaires, mais difficilement lorsqu'il est chauffé ; vers 790 °C, ses propriétés magnétiques disparaissent. Le fer pur fond vers 1 540 °C, bout vers 2 750 °C, a une densité de 7,875 et une masse atomique de 55,845. Le fer pur est très réactif chimiquement : il s’associe aux halogènes (fluor, chlore, brome, iode), au soufre, au phosphore, au carbone et au silicium. Lorsqu’il est exposé à l’air humide, des oxydes brun-rouge se forment ; il s’agit de la rouille. Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com Le métal fer existe sous trois formes différentes : le fer ordinaire ou fer α (alpha), le fer γ (gamma) et le fer δ (delta). Ces formes ont des différences de propriétés physiques. La transition du fer α (alpha) au fer γ (gamma) se produit vers 910 °C ; la transition du fer γ (gamma) au fer δ (delta) a lieu vers 1 400 °C. En présence d’acide nitrique (HNO3) concentré, le fer forme une couche qui l’empêche de réagir avec des acides ou toute autre substance. Cette couche protectrice peut être facilement enlevée en frottant le métal et qui retrouve alors sa réactivité. Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com Fiche Technique de l’élément fer Symbole, Fe Numéro 26 avec les isotopes : 54 – 56 – 57 - 58 Série chimique Métaux de transition Groupe . 8 Période . 4 Bloc . d Masse volumique 7,875 g·cm-3 (20 °C) - 7875 kg.m3 Densité (/eau) 7,875 Dureté .4 à 5 Couleur Blanc argenté ; reflets gris Résistivité électrique 9,7 . 108Ω/m Propriétés atomiques Masse atomique ou masse molaire 55,845 u ± 0,002 u = 9,3.10-23 g Rayon atomique de 140 à156 pm (picomètre) Rayon de covalence 1,32 ± 0,03 à (low spin) 1,52 ± 0,06 à (high spin) Configuration électronique [Ar] 3d6 4s2 Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 14, 2 État(s) d'oxydation +2, +3, +4, +6 Oxyde Amphotère Structure cristalline Cubique centré Propriétés physiques État ordinaire Solide ferromagnétique Point de fusion 1 540 °C Point d'ébullition 2 750 °C - 2 860 °C Énergie de fusion 13,8 kJ/mol Énergie de vaporisation 349,6 kJ/mol Volume molaire 7,09×10−6 m3/mol Pression de vapeur 7,05 Pa Vitesse du son 4 910 m/s à 20 °C Divers Chaleur massique 440 J/(kg·K) Conductivité électrique 9,93×106 S/m Conductivité thermique 80,2 W/(m·K) Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com Le principal défaut de l’atome de fer est son affinité pour l'oxygène, qui nui à la santé et à la beauté des objets en fer. Mais cet atome reste toujours un élément avec une bonne dureté et malléabilité en même temps. La malléabilité : permet de faire des feuilles de métal. La ductilité : permet de faire des fils. La ténacité : la charge de rupture d'un fil de 1mm2 de section est de 30kg environ. en arabe الحديد en anglais iron en latin ferrum en italien ferro en espagnole hierro en portugais catalan en grecque sidēros d’où le nom sidérurgie (voir la définition plus tard) Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com Où trouve-t-on le fer ? Le fer est relativement abondant dans l’Univers, car il constitue le cœur de certaines planètes (comme la Terre, Mars, Mercure ou Vénus). Il n’existe pratiquement pas à l’état libre, sauf dans le Soleil et dans plusieurs types d’étoiles. De petites quantités de fer sont présentes naturellement sous forme combinée dans les eaux naturelles, les plantes (fruits et légumes) et le sang (dans les globules rouges) même les muscles. Dans les eaux, le fer est sous forme soluble : il se présente sous la forme d’ions ferreux (Fe2+) ou d’ions ferriques (Fe3+). Le fer est un oligoélément (un élément indispensable à l’organisme, mais en très petites quantités) qui entre dans la composition de l’hémoglobine des globules rouges, et de la myoglobine des muscles. Des composés contenant du fer sont utilisés en médecine pour le traitement de l'anémie, c'est-à-dire lorsque la quantité d'hémoglobine, ou le nombre de globules rouges dans le sang, est trop faible. On trouve également le fer dans les fortifiants. Le fer métallique existe à l'état libre en peu d'endroits, notamment à l'ouest du Groenland. On ne trouve le fer que sous deux formes - Le fer natif où on ne connaît que deux grande famille : 1- le fer au nickel d'origine magmatique avec 90% de fer 2- et le fer basaltique dans lequel la concentration de nickel tend vers zéro. On en a trouvé des masses allant jusqu'à 25 tonnes Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com 1 - Le principal minerai de fer est l'hématite (Fe2O3) oxyde de fer III, dont il existe deux variétés : l'hématite rouge, ou oligiste, et l'hématite brune, ou limonite. Les autres minerais importants sont la goethite, la magnétite, la sidérite. 2 -Il y a évidement d'autres composés naturels du fer qui ne sont pas forcément des minerais intéressants, parmi lesquels il faut mentionner les silicates et la Pyrite, minerai de fer sous forme de sulfure, qui n'est pas traitée comme les autres minerais de fer, le fer étant difficile à séparer du soufre. Le fer étant présent dans tous les minéraux basiques : pyroxènes, amphiboles, grenats, olivine, micas, épidotes. Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com - des composés chimiques ou d'alliages dans les météorites Les météorites ce sont des alliages naturels par exemple : alliages de fer et de nickel surtout. voici donc l'image du plus gros morceau de fer tombé du ciel : il s'agit de la météorite ferreuse Hoba en Namibie. Découverte en 1920 3m par 2,5m masse ± 55 tonnes 82% de fer 16% de nickel, cuivre, cobalt, chrome. Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com Le fer pur a des applications limitées. Le fer commercial contient toujours de petites quantités de carbone et d'autres impuretés qui modifient ses propriétés physiques. Ces dernières peuvent être considérablement améliorées par un ajout de carbone ou d'autres éléments pouvant former un alliage avec le fer. C’est quoi un alliage ? Un alliage est une combinaison d’un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques. Le fer pur a des caractéristiques mécaniques relativement faibles. Le fait d'ajouter d'autres éléments permet de le durcir et d’augmenter ses caractéristiques mécaniques). Également, ces ajouts permettent de modifier les caractéristiques chimiques du métal (en particulier son comportement à la corrosion) ; Le fer est surtout utilisé après traitement thermique et chimique. Du minerai de fer à la fonte puis l'acier. Quand le carbone est intégré dans le réseau cristallin du fer, il donne de l'acier ou de la fonte, l'acier est, en effet, plus dur, plus résistant mais moins ductile que le fer pur. mais la confusion entre les termes fer et acier est si courante, si usuelle: on parle de l'un ou de l'autre sans faire de différence, on dit fer rond, fer plat, fer carré, fer forgé, etc., mais tout ça c’est des aciers et il est même vrai qu'à l'âge du fer on fabriquait déjà de l'acier ! Licence professionnelle - Option : Génie Civil – Mr. : Y. OUHAMI – mail: fst.ouhami@gmail.com COMPOSES DU FER Il existe deux types de composés du fer : les composés ferreux (Fe2+), dans lesquels l'élément est divalent, et les composés ferriques (Fe3+), contenant du fer trivalent. Les composés du fer (Fe2+) s'oxydent plus facilement que les composés ferriques (Fe3+). Le fer est un métal d’une grande réactivité chimique : il s'associe facilement aux halogènes (fluor, chlore, brome, iode et astate), au soufre, au phosphore, au carbone et au silicium. Le fer est soluble dans la plupart des acides dilués, et brûle uploads/Ingenierie_Lourd/ les-aciers-production-et-normes.pdf