Oxyde de fer

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Usage

Pigments

Les oxydes de fer donnent toute une série de pigments utilisés dans les beaux-arts depuis les origines puisqu'on en trouve dans des sépultures du Paléolithique moyen ; en Égypte ancienne les oxydes de fer colorent le verre et les poteries .

La réputation de certaines terres à tendance jaune et rouge en raison des oxydes de fer qu'elles contiennent s'établit à la Renaissance. Les artistes ont appris depuis l'Antiquité à en modifier la couleur par calcination qui rend les oxydes de fer plus rougeâtres.

Les oxydes de fer naturels mêlés d'argile se désignent comme terres ou ocres . Les ocres se distinguent des terres par leur proportion plus faible en oxyde de fer (moins de 25 %) et du point de vue de leur emploi par leur opacité. On trouve :

La terre de Sienne : (PBr7 du Colour Index) naturelle (jaunâtre) ou brûlée (rouge-orangée).
La terre d'ombre : (PBr7) naturelle (brune) ou brûlée (brun-rougeâtre) se distingue de la terre de Sienne par sa forte proportion en oxydes de manganèse aux propriétés siccatives pour l'huile.
L'ocre jaune : (PY43) qui va du jaune verdâtre au jaune orangé.
L'ocre rouge : (PR102) aux différentes nuances brun-rouge.
La production de pigments d'oxyde de fer synthétiques est attestée en Europe au XVIe siècle. Ils se connaissent d'abord sous les noms de Caput Mortuum et colcotar entre autres. À la fin du XVIIIe siècle les procédés de fabrication de pigments à base de fer donnent les couleurs de Mars rouge jaune violet (PRV3 p. 80). Ces couleurs chères rivalisent avec les pigments naturels . Depuis le début du XXe siècle les oxydes de fer naturels tendent à disparaitre au profit des oxydes de fer synthétiques[réf. souhaitée].

Parmi les pigments synthétiques le sesquioxyde de fer (PR101) donne le rouge anglais ; avec de l'alumine qui permet une certaine désaturation des couleurs et une amélioration de la transparence (PRV3 p. 135) il constitue le rouge de Mars. La teinte des pigments d'oxyde de fer varie selon le traitement de la matière par calcination . Le Colour Index répertorie neuf procédés de production du rouge oxyde de fer. La plupart de ces procédés utilisant des oxydes de fer sous-produits d'autres réactions chimiques industrielles obtiennent d'abord un pigment jaune noir ou brun rougi ensuite par calcination (PRV3 p. 136).

La teinte de couleurs vendues sous le même nom commercial varie selon les fabricants ; assez peu en ce qui concerne les couleurs pour artistes énormément quand il s'agit de décoration d'intérieur .

Les pigments oxydes de fer sont solides et s'utilisent sans danger en peinture à l'huile. Les oxydes de fer rouges résistent bien à la chaleur jusqu'à 500 °C (PRV3 p. 134).

On utilise l'oxyde de fer en céramique pour colorer une pâte céramique un émail. L'oxyde de fer est aussi présent naturellement dans certaines argiles — les ocres — comme la faïence rouge.

L'oxyde de fer micacé est un pigment naturel gris utilisé pour sa protection contre la corrosion (PRV3 p. 132).


Colorant alimentaire

Le code E172 indique un oxyde de fer utilisé comme colorant alimentaire .


Enregistrement magnétique

Les oxydes de fer donnant des cristaux magnétiques sont à la base des enduits utilisés pour l'enregistrement magnétique.


Imagerie médicale

L'imagerie médicale de résonance magnétique nucléaire utilise comme produit de contraste des oxydes de fer sous deux formes

Forme microparticulaires dite small superparamagnetic iron oxide ou SPIO de plus de 50 nanomètres. Les particules sont injectées dans les veines pour détecter les lésions hépatiques de petite taille et accessoirement pour les caractériser. Une ingestion par la bouche permet aussi de diagnostiquer certains problèmes du tube digestif ;
Forme nanoparticulaire dite ultrasmall superparamagnetic iron oxide ou USPIO). Après administration intraveineuse étant moins capturés par le foie et la rate ils ont une demi-vie plasmatique assez longue (plus de 36 heures). Les macrophages normalement présents dans les tissus (ganglions lymphatiques) ou en cas de pathologie (sclérose en plaques rejet de greffe plaque d’athérome accident vasculaire cérébral arthrite rhumatoïde…) peuvent les assimiler. Ils sont utilisés pour détecter des cancers des maladies dégénératives et inflammatoires mais aussi pour les pathologies cardiovasculaires comme les plaques d'athéromes. Ce sont aussi des biomarqueurs permettant de mesurer l'effet de certains traitements .
Ces oxydes sont sous ces deux tailles différentes souvent formulées avec du dextrane ou ses dérivés . En dépit de risques suspectés pour la santé les nanoparticules d'oxyde de fer sont approuvées par la FDA pour cet usage au regard du bénéfice qu'il apporte pour le diagnostic de certaines pathologies grâce au champ magnétique local qu’ils génèrent (« effet superparamagnétique ») ). Les oxydes métalliques nanoparticulaires semblent très intéressants comme produits de contraste (testés chez l'animal pour d'autres métaux) mais des « défis majeurs restent à relever en matière de sécurité et de questions de métabolisme » .

Annexes

Pédologie

Les minéraux contenant du fer (principalement oxydes et hydroxydes de fer) font partie après les argiles des minéraux les plus importants du sol jouant un rôle fondamental dans les processus de pédogénèse. La diversité des minéraux contenant du fer est due : « à la large répartition de cet élément dans de nombreux types de roches ; à sa facilité de passage de l'état Fe(II) à Fe(III) et réciproquement en fonction des variations du potentiel redox ; à sa capacité à s'hydrater plus ou moins et à constituer ainsi des structures minérales variées cristallisées ou non ; à son intervention dans de nombreux processus pédologiques comme la brunification la chéluviation diverses oxydoréductions etc. » .

Les oxydes de fer naturels colorent les sols
L'hématite maghémite et les oxyhydroxydes de fer goethite limonite lépidocrocite donnent une couleur du sol rouge fréquente autour de la Méditerranée et sous les tropiques. Les ocres à base de kaolinite-goethite donnent des sols jaunes rouille brun rougeâtre à brun foncé .
Leur couleur permettent d'en déterminer le degré de drainage
Un sol jaune brun « rouillé » en profondeur indique un sol bien drainé ; une couleur grisâtre un mauvais draînage.

Oligoélément biodisponible

De nombreux micro-organismes faisant partie du microbiote du sol ainsi que les racines des plantes ont un rôle sur la météorisation biogénique (biométéorisation) des roches et minéraux. Ils sont capables d'y solubiliser les métaux selon trois mécanismes agissant seuls ou en complément selon les espèces en cause et les conditions du sol : l'acidolyse la complexolyse et la rédoxolyse . En milieu réducteur anoxique des micro-organismes à réduction dissimilatrice de métaux (bactéries ferroréductrices) qui ont un métabolisne respiratoire aéro–anaérobie facultatif ou anaérobie strict solubilisent le fer ferrique fixé dans les oxydes de fer par le processus de rédoxolyse et le mobilisent comme accepteur d'électrons pour leur respiration anaérobie ou en parallèle ou complément de fermentation. Certains champignons et bactéries de la rhizosphère produisent des substances organiques complexant le fer (acides organiques impliqués dans l'acidolyse chélateurs de type sidérophores impliqués dans la complexolyse qui complexe le fer ferrique des oxydes) et permettent ainsi sa solubilisation .

Ces communautés microbiennes font ainsi partie des régulateurs principaux des formes du fer dans le sol en rendant cet élément contenu dans ces oxydes disponibles pour d'autres organismes le fer ayant un rôle d'oligoélément fondamental pour les êtres vivants qui l'utilisent dans leur métabolisme (formation de la chlorophylle chez les végétaux de l'hémoglobine chez les animaux vertébrés .

Typologie

On classe les oxydes de fer selon l'état d'oxydation de leurs atomes de fer :

FeO : oxyde de fer(II) ou oxyde ferreux appelé wustite sous sa forme minérale poudre noire inflammable utilisée parfois dans la composition d'explosifs
Fe3O4 ou FeO∙Fe2O3 : oxyde de fer(II III) sesquioxyde de fer ou oxyde magnétique appelé magnétite sous sa forme minérale
Fe2O3 : oxyde de fer(III) ou oxyde ferrique se présentant sous quatre phases :
α-Fe2O3 ou hématite de couleur grise lorsqu'elle est cristallisée mais rouge à l'état pulvérulent ou amorphe couleur caractéristique de la rouille ainsi que de la planète Mars
β-Fe2O3
γ-Fe2O3

explicación simple

Un oxyde de fer est un composé chimique résultant de la combinaison d'oxygène et de fer.

Les oxydes de fer sont abondants dans la nature soit dans des roches notamment minerai de fer soit dans les sols. Les oxydes de fer surtout synthétiques servent soit comme pigments soit pour leurs propriétés magnétiques.