Quanto è pesante il ferro e come calcoliamo la sua massa usando la chimica moderna? Qual è la sua importanza per noi come esseri umani? Definiremo cos’è il ferro e discuteremo perché ci interessa la massa molare. Quindi, scopriremo la massa molare del ferro (Fe) e come si confronta con altri elementi.
Cos’è il ferro (Fe)?
Il ferro è un metallo di transizione che arrugginisce facilmente se esposto all’aria o all’acqua.
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Il ferro è un metallo grigio lucido che è solido a temperatura ambiente. Il suo simbolo Fe deriva dalla parola latina ferrum che significa fermezza.
Il ferro si trova all’interno del gruppo 8 sulla tavola periodica che è una colonna piena di metalli di transizione. I metalli di transizione sono malleabili e conducono elettricità. La maggior parte di questi metalli è solida a temperatura ambiente ad eccezione del mercurio (Hg).
I metalli di transizione hanno elettroni che riempiono i gusci di valenza ad eccezione dell’orbitale esterno che non è pieno. Ciò rende il ferro e gli altri metalli di transizione i primi candidati per la formazione di ioni stabili. Questo è il motivo per cui quasi tutti i depositi naturali di ferro si trovano come minerali di ferro.
Il ferro arrugginisce se esposto all’aria e le industrie commerciali fanno di tutto per sviluppare prodotti per contrastarlo. La quantità di acqua nell’aria influisce sulla velocità con cui il ferro arrugginisce. La ruggine si verifica perché il ferro forma ioni con altri elementi che lo rendono reattivo all’ossigeno sia nell’aria che nell’acqua.
Questo processo in cui il legame tra ferro e ossigeno è chiamato ossidazione e produce ossido di ferro. L’ossido di ferro è la ruggine rossastra e squamosa che è ampiamente riconoscibile sui vecchi prodotti in ferro.
Cos’è la massa molare?
Per capire la massa molare del ferro, dobbiamo prima capire l’unità di misura chiamata mole. Una mole è un’unità di misura speciale usata in chimica e dà agli scienziati la capacità di capire quanto di un elemento hanno.
Una mole di ferro contiene 602 sestilioni di atomi di ferro. Un sestilione di atomi è un trilione di miliardi di atomi. Questo enorme numero che definisce una talpa si chiama Numero di Avogadro.
Raggruppare così tanti atomi consente agli scienziati di utilizzare il ferro in una quantità utilizzabile nel mondo reale. La massa in grammi per mole di ferro elementare è la massa molare del ferro.
La massa molare di un elemento è facilmente identificabile utilizzando la massa atomica di quell’elemento sulla tavola periodica. La massa atomica del ferro è la massa delle parti nucleiche dell’atomo di ferro.
Le parti utilizzate per calcolare la massa atomica sono i protoni ei neutroni di un elemento. Gli elettroni non vengono considerati nel calcolo della massa atomica perché sono così piccoli che la loro massa è matematicamente trascurabile. La massa molare è un modo per gonfiare la massa atomica di un elemento, quindi è utilizzabile nelle applicazioni scientifiche.
Al di fuori del ferro: elementi con un’eccezione di massa molare
Ci sono eccezioni alla regola 1:1 che esiste tra la massa atomica e i numeri di massa molare sulla tavola periodica. I 7 elementi biatomici esistono sempre come due atomi legati dello stesso elemento, il che significa che la loro massa molare è doppia rispetto alla loro massa atomica.
Questi elementi biatomici sono idrogeno (H), azoto (N), ossigeno (O), fluoro (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodio (I). Esistono poche altre rare eccezioni tra cui il fosforo (P) che si presenta sempre come molecola di 4 dei suoi atomi, così come lo zolfo (S) e il selenio (Se) che si presentano con 8 atomi.
Qual è la massa molare del ferro (Fe)?
La massa molare del ferro è di 55,845 grammi per mole.
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Una mole di ferro pesa 55,845 grammi, il che significa che la sua massa molare è di 55,845 grammi per mole. Questo numero è estrapolato dalla massa atomica definita del ferro di 55.845 amu come elencato nella tavola periodica.
La massa molare degli isotopi di ferro non è la stessa della massa molare dell’elemento puro. Questo perché il numero di neutroni in un isotopo è diverso da quello in un atomo elementare puro. Questo cambia la massa atomica che cambia la massa molare.
Ad esempio, l’isotopo ferro-54 ha una massa molare di 53,94 grammi. Questo perché ha meno neutroni del ferro elementare, noto come ferro-56. Il ferro-56 è ciò che si trova naturalmente oltre il 90 percento del tempo sul nostro pianeta.
Come si confronta la massa molare del ferro con altri elementi?
Il ferro ha la ventiseiesima massa molare più grande su 118 elementi della tavola periodica.
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La massa atomica è anche indicata come il peso atomico di un elemento. Di solito è scritto nell’angolo in alto a sinistra della casella di quell’elemento sulla tavola periodica. Gli elementi sulla tavola periodica sono organizzati per massa atomica da sinistra a destra e dall’alto verso il basso.
Gli stessi elementi sulla tavola periodica sono anche organizzati in base al loro numero atomico. Il numero atomico definisce il numero di protoni nel nucleo di quell’elemento. Maggiore è il numero di protoni nel nucleo di un elemento, maggiore è la massa dell’atomo.
Questo inizia con 1 nell’angolo in alto a sinistra all’idrogeno e raggiunge 118 nell’angolo in basso a destra con Oganesson (Og). Man mano che si viaggia verso destra della tavola periodica, e mentre si viaggia più in basso nella tavola periodica, la massa atomica aumenta. Ciò significa che aumenta anche la massa molare dell’elemento.
La massa molare del ferro è più piccola di oltre tre quarti degli altri elementi della tavola periodica. Tuttavia, ci sono molti elementi con una massa molare inferiore al ferro. Il ferro ha la ventiseiesima massa molare più grande su 118 elementi.
Alla scoperta della sua importanza: dove si trova il ferro sulla Terra?
L’uomo ha manipolato il ferro fin dall’antichità e oggi è utilizzato principalmente nella produzione dell’acciaio.
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Il ferro è un metallo che gli antichi hanno imparato a manipolare e questa manipolazione ha fatto avanzare la civiltà umana. È stata una scoperta di tale impatto che esiste un’intera era della civiltà chiamata Età del ferro in onore dei progressi prodotti dalla popolarità del ferro. Sebbene gli antichi non capissero la chimica, la usavano comunque per manipolare i minerali di ferro.
Circa il 90 percento del metallo che viene raffinato oggi sulla Terra è ferro poiché viene utilizzato per creare l’acciaio. L’acciaio viene creato combinando ferro e carbonio a temperature estreme. Le temperature utilizzate durante la fusione del metallo si aggirano intorno ai 2600 gradi Fahrenheit.
Il ferro è l’elemento più comune trovato sulla Terra ed è il decimo elemento più comune nell’universo. È anche il quarto elemento più comune nella crosta terrestre. Oltre il 5 e mezzo percento della crosta terrestre è costituito da ferro.
L’esistenza del ferro nel corpo umano è estremamente importante. In un dato momento, la persona media ha 4 grammi di ferro nel proprio corpo. Gran parte del ferro corporeo si trova nell’emoglobina dei globuli rossi.
