"Ferro i acer", a Quèquicom

La metal·lúrgia va fer un gran pas amb la farga catalana. Forgem un ganivet. S'oxidarà? Per cert, el Fe es crema?

En aquest recull, Quèquicom segueix el procés del ferro, que es representa amb el símbol Fe, des d'una mina fins a una planta de fabricació de bigues d'acer. El ferro és el quart element més abundant de la superfície del planeta i un dels més importants de tot l'univers. A més, és molt manejable i fort, de manera que ha esdevingut el metall més utilitzat de tota la història de la humanitat.

Probablement, el primer contacte dels humans amb el ferro van ser els meteorits i, posteriorment, vam aprendre a extreure'l de les roques que en contenen. Ara fa uns 3.000 anys es va iniciar la metal·lúrgia del ferro. Els nostres avantpassats posaven mineral de ferro al foc, aconseguien estovar-lo i a cop de martell el treballaven.

Gràcies a insuflar aire s'aconsegueix més calor. De fet, un dels grans invents catalans del segle XI va ser la farga, enginy que aconseguia mecanitzar la injecció d'aire al forn, però, sobretot, enriquia el ferro de carboni, procés indispensable per fer-lo més dur i rígid. El ferro pur, un cop fred, és molt dúctil i de baixa resistència. És com un pa de pessic. Ara bé, si quan tenim el ferro calent hi introduïm àtoms de carboni, quan tota la mescla es refreda, es forma una estructura microscòpica de capes, una espècie de milfulles.

Alternativament, apareix una capa de ferro gairebé pur anomenat ferrita, tou com el pa de pessic, i al damunt una làmina de cementita, formada per ferro i carboni, més dura i fràgil,  com una coca de vidre. La superposició i unió íntima de les capes acaba esdevenint una estructura molt més rígida i forta. El ferro que conté carboni fins a un màxim de poc més d'un 2% s'anomena acer. A partir d'aquí, com més carboni, més rígid i fort, però, alhora, més trencadís.

L'oxidació

El color del ferro és gris platejat, però rarament es pot veure perquè no hi ha ferro en estat pur. La cara habitual del ferro és el producte de la seva reacció amb l'oxigen que hi ha a l'atmosfera i que dona lloc a l'òxid de ferro. L'oxigen és un element que té una gran capacitat per unir-se a altres elements, sobretot amb metalls i, en particular, amb el ferro. S'hi enganxa talment com un potent imant.

Això va canviar tota la química del planeta, fins i tot el seu color. Concretament, l'oxidació dels minerals de ferro va donar lloc als colors ocre, carbassa i vermell de molts minerals. Cap d'ells s'escapa de l'acció de l'oxigen que hi ha a l'atmosfera. Un exemple no ferrític és l'alumini. Quan té un color gris apagat sembla que estigui en perfecte estat, però si el miréssim al microscopi, veuríem que està recobert d'una capa d'òxid d'alumini. Justament aquest òxid és el que impedeix que la resta d'alumini també s'oxidi, és a dir, el protegeix, però això no és el que li passa al ferro, que es torna polsim quan es rovella.

La pluja acidificada de les ciutats i, sobretot, l'aire humit provinent del mar acceleren el procés d'oxidació, especialment del ferro i dels acers normals. Si no es protegeixen, per exemple amb pintures especials, el ferro acaba per desaparèixer.