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Unoxyde de fer est uncomposé chimique résultant de la combinaison d'oxygène et defer.
Les oxydes de fer sont abondants dans la nature, soit dans des roches, notammentminerai de fer, soit dans lessols. Les oxydes de fer, surtout synthétiques, servent soit commepigments, soit pour leurs propriétésmagnétiques.
On classe les oxydes de fer selon l'état d'oxydation de leursatomes de fer :
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 essentiel dans les processus depédogenèse. 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 processuspédologiques, comme labrunification, lachéluviation, diversesoxydoréductions, etc. »[1].
De nombreux micro-organismes qui font partie dumicrobiote du sol comme les racines des plantes ont un rôle sur labiométéorisation. Ils participent à l'altération des roches et minéraux du sol en y solubilisant les métaux. Trois mécanismes agissent seuls ou en complément selon les espèces en cause et les conditions du sol : l'acidolyse, lacomplexolyse et la rédoxolyse[4],[5]. En milieuréducteuranoxique, unmicro-organisme à réduction dissimilatrice de métaux — qui a un métabolisme respiratoireaéro-anaérobie facultatif ouanaérobie strict — solubilise lefer ferrique fixé dans les oxydes de fer par le processus de rédoxolyse (dissolution par réduction), en l'utilisant commeaccepteur d'électrons pour sarespiration anaérobie ou en parallèle en complément defermentation. Certains champignons et bactéries de larhizosphère produisent des substances organiques complexant le fer — acides organiques impliqués dans l'acidolyse,chélateurs de typesidérophores impliqués dans la complexolyse quicomplexe le fer ferrique des oxydes — et permettent sa solubilisation[6].
Ces communautés microbiennes font partie des régulateurs principaux des formes du fer dans le sol. Elles rendent cet élément contenu dans des oxydes disponible pour d'autres organismes, le fer ayant un rôle d'oligoélément fondamental pour les êtres vivants, qui l'utilisent dans leurmétabolisme. Il sert aux animauxvertébrés pour produire l'hémoglobine[7].
Les oxydes de fer donnent toute une série de pigments utilisés dans lesbeaux-arts depuis les origines, puisqu'on en trouve dans des sépultures duPaléolithique moyen[8]; en Égypte ancienne, les oxydes de fer colorent le verre et les poteries[9].
La réputation de certaines terres à tendance jaune et rouge en raison des oxydes de fer qu'elles contiennent s'établit à laRenaissance. Les artistes ont appris depuis l'Antiquité à en modifier la couleur parcalcination[10], qui rend les oxydes de fer plus rougeâtres.
Les oxydes de fer naturels, mêlés d'argile, se désignent commeterres ouocres[11]. Lesocres 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 leuropacité. On trouve :
La production de pigments d'oxyde de fer synthétiques est attestée en Europe auXVIe siècle. Ils se connaissent d'abord sous les noms deCaput Mortuum etcolcotar entre autres. À la fin duXVIIIe siècle, les procédés de fabrication de pigments à base de fer donnent lescouleurs de Mars, rouge, jaune, violet (PRV3,p. 80). Ces couleurs chères rivalisent avec les pigments naturels[12]. Depuis le début duXXe 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 lerouge anglais ; avec de l'alumine, qui permet une certaine désaturation des couleurs et une amélioration de la transparence (PRV3,p. 135), il constitue lerouge de Mars. La teinte des pigments d'oxyde de fer varie selon le traitement de la matière parcalcination[13]. LeColour 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[14], énormément quand il s'agit de décoration d'intérieur[15].
Les pigments oxydes de fer sontsolides et s'utilisent sans danger en peinture à l'huile. Les oxydes de fer rouges résistent bien à la chaleur, jusqu'à500 °C (PRV3,p. 134).
On utilise l'oxyde de fer encéramique pour colorer une pâte céramique, un émail. L'oxyde de fer est aussi présent naturellement dans certaines argiles — lesocres — comme la faïence rouge.
L'oxyde de fer micacé est un pigment naturel gris utilisé pour sa protection contre lacorrosion (PRV3,p. 132).
Dans la lutte contre lesfeux de forêt, les pompiers ajoutent auretardant dans l'eau que larguent desbombardiers d'eau de l'oxyde de fer, colorant naturel, afin de repérer les zones déjà traitées[16];
Le codeE172 indique un oxyde de fer utilisé commecolorant alimentaire[17].
Les oxydes de fer donnant des cristaux magnétiques sont à la base des enduits utilisés pour l'enregistrement magnétique.
L'imagerie médicale derésonance magnétique nucléaire utilise commeproduit de contraste des oxydes de fer, sous deux formes :
Ces oxydes sont, sous ces deux tailles différentes, souvent formulées avec dudextrane ou ses dérivés[19].
Parmi les nombreuses nanoparticules d’oxydes de fer existantes dans la chimie, certaines sont approuvées par laFood and Drug Administration pour un usage thérapeutique, comme le traitement de l'anémie[20]. Aux États-Unis, elles sont parfois aussi utilisées en radiologie en off label (utilisé pour une autre indication que celle approuvée par la FDA)[20] du fait de leur « effetsuperparamagnétique »[21].
