La Triade del Ferro e la Classificazione di Dobereiner
La triade del ferro è costituita da tre elementi della tavola periodica: ferro, cobalto e nichel, che appartengono al quarto periodo e hanno numeri atomici rispettivamente di 26, 27 e 28. Questa classificazione deriva dall’approccio del chimico tedesco Johann Dobereiner, che nel 1780 raggruppò gli elementi in base alle loro somiglianze.
Indice Articolo
Triadi e Proprietà Chimiche
Dobereiner individuò delle triadi formate da tre elementi con proprietà chimiche simili, dove il peso atomico del secondo elemento era la semisomma del primo e del terzo. Ad esempio, la triade composta da calcio (40), stronzio (88) e bario (137) mostrava questa relazione. Altri esempi di triadi includono litio-sodio-potassio e cloro-bromo-iodio, che condividono lo stesso gruppo nella tavola periodica.
Elementi della Triade del Ferro
La triade del ferro comprende elementi ferromagnetici che si magnetizzano in presenza di un campo magnetico e mantengono questa proprietà anche senza il campo esterno. Questo effetto è evidente al di sotto della temperatura di Curie, che per ferro, cobalto e nichel sono rispettivamente 768 °C, 1121 °C e 354 °C. Al di sopra di questa temperatura, gli elementi mostrano comportamenti paramagnetici.
Applicazioni degli Elementi della Triade del Ferro
Gli elementi della triade del ferro sono ampiamente utilizzati in combinazione con il carbonio in diversi settori industriali per le loro proprietà magnetiche e chimiche uniche. La capacità di mantenersi magnetizzati, unita alla stabilità termica, li rende cruciali in applicazioni come la produzione di materiali magnetici permanenti, trasformatori e motori elettrici.
Conclusioni
La triade del ferro rappresenta un importante gruppo di elementi nella tavola periodica, con proprietà uniche che li rendono fondamentali in molte applicazioni industriali. L’approccio di Dobereiner nel riconoscere queste similitudini tra gli elementi ha contribuito allo sviluppo della classificazione periodica degli elementi e alla comprensione della relazione tra struttura atomica e comportamento chimico.
Metalli di transizione: Ferro
Il ferro (Fe) è considerato un metallo di transizione con peso atomico di 55.845. Esso presenta numeri di ossidazione tra 2, 3, 4 e 6, ma i più comuni sono +2 e +3. L’abbondanza del ferro sulla crosta terrestre è del 6.3%, e si trova raramente allo stato nativo, ma principalmente combinato con altri elementi nei minerali. Il ferro è ampiamente utilizzato nelle costruzioni edilizie, civili e industriali, nelle macchine, nei macchinari e nell’arredamento. Inoltre, fa parte di molte leghe metalliche, come la ghisa e l’acciaio, insieme ad elementi della triade.
Il ferro è un elemento essenziale per l’organismo umano, presente nell’emoglobina, nella ferritina, nella mioglobina, in alcuni enzimi e nella transferrina. Alcuni cibi ricchi di ferro includono il fegato di bovino, i legumi secchi, le uova e la frutta secca.
Metallo di transizione: Cobalto
Il cobalto (Co) è un altro metallo di transizione, con un peso atomico di 58.93. Si trova nella tavola periodica tra il ferro e il nichel e presenta numeri di ossidazione tra -1 e 5, con lo stato di ossidazione più stabile a +2. Non comune come il ferro, il cobalto ha un’abbondanza sulla crosta terrestre di circa lo 0.0030%.
Il cobalto è utilizzato per creare leghe e superleghe, tra cui la superlega al cobalto-cromo-molibdeno. Queste superleghe hanno trovato impiego in numerosi settori, come in campo odontoiatrico per protesi scheletrate e nelle pale delle turbine aeree. Le leghe al cobalto sono impiegate in turbine a gas industriali, pigmenti per ceramiche, vetri, e anche in dispositivi impiantabili nel campo medico.
Oltre alle applicazioni in campo ora citate, il cobalto è utilizzato anche come base per pigmenti delle vernici, carburi cementati e acciai da utensili.
Utilizzi e proprietà del Nichel
Il nichel (Ni) è un metallo di transizione con un peso atomico di 58,69 e si trova nella tavola periodica subito dopo il cobalto. Presenta numeri di ossidazione 1, 2 e 3, con lo stato di ossidazione più stabile che è +2. È presente sulla crosta terrestre in una percentuale di circa lo 0,0089%.
Applicazioni industriali
Il nichel viene impiegato per ricoprire altri metalli a fini protettivi e decorativi. Viene utilizzato nella fabbricazione di monete e, sotto forma di grani finissimi, insieme all’alluminio costituisce il Nichel Raney, un catalizzatore utilizzato in diverse sintesi organiche, tra cui l’idrogenazione degli alcheni.
Utilizzo nelle leghe
Come gli altri elementi della sua triade, il nichel viene impiegato per ottenere leghe resistenti all’azione meccanica, alla corrosione e al calore. Trova applicazione nel campo della gioielleria, in leghe come l’oro bianco (in accoppiata con zinco) e l’alpacca (insieme a rame e zinco).
Superleghe al Nichel
Il nichel è un componente principale delle superleghe al nichel, utilizzate per realizzare componenti ad alta temperatura e ad elevato sforzo, come le turbine dei motori a reazione degli aeromobili e le parti meccaniche dei motori ad alte prestazioni. Queste leghe sono note per la loro resistenza superiore, soprattutto alle alte temperature e agli sforzi intensi.
Proprietà speciali
Il nichel è altamente malleabile e possiede un’ottima capacità di solubilizzazione dei metalli in lega, aumentando così le sue possibilità di utilizzo in settori strategici. Le superleghe al nichel, come quelle a base di nichel e cobalto, sono progettate con l’aggiunta di leganti per migliorarne la durezza e la resistenza alla corrosione.
