O
manganês ( do francês
manganèse ) ou
manganésio ( designação preterida pela sua semelhança com o
magnésio), é um
elemento químico,
símbolo Mn,
número atômico 25 ( 25
prótons e 25
elétrons ) e
massa atómica 55
u,
sólido em temperatura ambiente.
Situa-se no
grupo 7 ( 7B ) da
classificação periódica dos elementos. Usado em
ligas principalmente na do aço e, também, para a produção de
pilhas.
Foi descoberto em
1774 pelo sueco
Johan Gottlieb Gahn,
reduzindo o seu
óxido com
carbono.
Características principais
Aplicações
- É importante para a fabricação de aços. O manganês reage com o enxofre presente formando sulfeto de manganês, MnS, evitando que o enxofre reaja com o ferro, aumentando a fragilidade e tornando-o mais difícil de forjar, também o excesso pode reagir com o carbono, originando carbetos de manganês, melhorando as propriedades químicas do aço. Além disso, o manganês tem propriedades desoxidantes evitando a formação de bolhas.
- A maior parte do manganês é empregado para a obtenção de ferromanganês, que contém 80% de manganês. Esta liga metálica de ferro e manganês se obtém por redução do trióxido de diferro, Fe2O3, e o dióxido de manganês, MnO2.
- Também se emprega na produção de siliciomanganês, uma liga com 60-70% de manganês e uns 15-30% de silício.
- Pode estar presente em ligas metálicas, como por exemplo, com alumínio.
- O dióxido de manganês, MnO2, é usado como despolarizador em pilhas secas, também chamadas de pilhas tipo Leclanché ou de zinco/carbôno (Zn/C). Também é utilizado em pilhas alcalinas ou de zinco/dióxido de manganês (Zn/MnO2).
- O MnO2 também se emprega na obtenção de pinturas e na descoloração de vidro (tom esverdeado provocado pela presença de ferro).
História
Se tem encontrado dióxido de manganês, MnO
2, em
pinturas rupestres como
pigmento de coloração negra. Foram utilizados ao longo da história, por exemplo, pelos
egípcios e pelos
romanos, compostos de manganês para descolorir o vidro ou dar-lhe coloração.
Foi encontrado manganês nas minas de ferro utilizadas pelos
espartanos, o que explica talvez o fato da especial dureza dos seus aços.
No
século XVII, o químico
alemão Johann R. Glauber produziu pela primeira vez o
permanganato, um
reativo de
laboratório bastante utilizado.
Em meados do
século XVIII, o dióxido de manganês foi empregado para a produção de
cloro. O químico
sueco Carl Scheele foi o primeiro a descobrir que o manganês era um
elemento, porém foi
J. G. Gahn quem o isolou por redução do
óxido com
carbono.
No início do
século XIX se começou a experimentar o uso do manganês em ligas de aço. Em
1816 comprovou-se que o seu uso
endurecia o aço, sem torná-lo mais frágil.
Papel biológico
O manganês é um
oligoelemento. É um
elemento químico essencial para todas as formas de vida, nas quais tem funções tanto estruturais quanto enzimáticas.
A química biológica do manganês está intimamente associada à química do
oxigênio, em seus vários
estados de oxidação. Nesse contexto, o manganês desempenha papel fundamental nos processos
fotossintéticos de produção de O
2 (composto tetranuclear de Mn no fotossistema II), na degradação oxidativa de
lignina (
via as Mn-ligninases), em diversas reações de
hidrólise e nos processos de proteção contra estresse oxidativo. Entre essas
enzimas de proteção, destacam-se a
superóxido dismutase de manganês (Mn-SOD), que
catalisa o
disproporcionamento de
superóxidos, O
2-, e a Mn-
catalase, que catalisa o desproporcionamento do
peróxido de hidrogênio, H
2O
2. Na concavanila A (da família das
lectinas), o manganês tem um papel estrutural.
Em humanos, o manganês é absorvido no
intestino delgado, acabando a maior parte no
fígado, de onde se dirige para as diferentes partes do organismo.
Sua carência nos humanos pode causar: perda de peso, fragilidade óssea, dermatite, degeneração do ovário ou testículos e náuseas.
Seu excesso (em nível de nutriente) nos humanos pode causar: anorexia, alucinações, dificuldade de memorização, insônia e dores musculares.
Abundância e obtenção
É o terceiro
metal mais abundante na
crosta terrestre, atrás do
alumínio e
ferro e encontra-se amplamente distribuído.
É encontrado em centenas de
minerais, embora apenas uma dezena apresente interesse comercial. Destacam-se a:
pirolusita (MnO
2),
psilomelana (MnO
2·H
2O),
manganita (MnO(OH)),
braunita (3Mn
2O
3·MnSiO
3),
rodonita (MnSiO
3),
rodocrosita (MnCO
3),
hübnerita (MnWO
4), e outros. Também tem-se encontrado em
leitos marinhos, onde o conteúdo de manganês oscila entre 15 e 30%, donde seria possível extraí-lo.
Jazidas
Os países com as maiores jazidas de minerais de manganês são: a
África do Sul , a
Ucrânia , a
China e o
Brasil, que encontra - se recentemente em segundo lugar na produção mundial de manganês.
O metal é obtido por
redução dos
óxidos com
alumínio, e o ferromanganês se obtém também reduzindo os óxidos de ferro e manganês com
carbono.
Compostos
O
permanganato de
potássio, KMnO
4, é um
reativo de
laboratório muito comum devido às suas propriedades
oxidantes.
O dióxido de manganês, MnO
2, é usado como despolarizador em pilhas secas. Também pode ser usado para descolorir vidros que apresentam coloração verde devido a presença de traços de ferro. Também é usado para dar coloração ametista ao vidro. É o responsável pela coloração da
ametista que é uma variedade de
quartzo. Além disso, é utilizado na produção de
cloro e
oxigênio.
[editar] Precauções
O manganês é um
elemento químico essencial, sendo necessário um consumo entre 1 a 5 mg por dia, quantidade que se consegue através dos
alimentos.
O manganês em excesso é
tóxico. Exposições prolongadas a compostos de manganês, de forma
inalada ou
oral, podem provocar efeitos adversos no
sistema nervoso,
respiratório e outros.O permanganato de potássio, KMnO
4, é
corrosivo.
Ferro
O
ferro (do latim
ferrum) é um
elemento químico,
símbolo Fe, de
número atômico 26 (26
prótons e 26
elétrons) e
massa atómica 56
u. À temperatura ambiente, o ferro encontra-se no
estado sólido. É extraído da natureza sob a forma de
minério de ferro que, depois de passado para o estágio de
ferro-gusa, através de processos de transformação, é usado na forma de lingotes. Adicionando-se
carbono dá-se origem a várias formas de
aço.
Este
metal de transição é encontrado no
grupo 8B da
Classificação Periódica dos Elementos. É o quarto elemento mais abundante da crosta terrestre (aproximadamente 5%) e, entre os
metais, somente o
alumínio é mais abundante.
É um dos elementos mais abundantes do
Universo; o núcleo da
Terra é formado principalmente por ferro e
níquel (NiFe). Este ferro está em uma temperatura muito acima da
temperatura de Curie do ferro, dessa forma, o núcleo da Terra não é
ferromagnético.
O ferro tem sido historicamente importante, e um período da história recebeu o nome de
Idade do ferro. O ferro, atualmente, é utilizado extensivamente para a produção de
aço,
liga metálica para a produção de ferramentas, máquinas, veículos de transporte (automóveis, navios, etc), como elemento estrutural de pontes, edifícios, e uma infinidade de outras aplicações.
Características
É um metal
maleável,
tenaz, de coloração cinza prateado apresentando propriedades magnéticas; é
ferromagnético a temperatura ambiente, assim como o
Níquel e o
Cobalto.
É encontrado na natureza fazendo parte da composição de diversos
minerais, entre eles muitos
óxidos, como o FeO (óxido de ferro II, ou óxido ferroso) ou como Fe
2O
3 (óxido de ferro III, ou óxido férrico). Os números que acompanham o íon ferro diz respeito aos
estados de oxidação apresentados pelo ferro, que são +2 e +3, e é raramente encontrado livre. Para obter-se ferro no estado elementar, os óxidos são
reduzidos com
carbono, e imediatamente são submetidos a um processo de refinação para retirar as impurezas presentes.
É o elemento mais pesado que se produz
exotermicamente por
fusão, e o mais leve produzido por
fissão, devido ao fato de seu núcleo ter a mais alta energia de ligação por
núcleon, que é a energia necessária para separar do
núcleo um
nêutron ou um
próton. Portanto, o núcleo mais estável é o do ferro-56.
Apresenta diferentes formas estruturais dependendo da temperatura:
Aplicações
O ferro é o
metal mais usado, com 95% em peso da produção mundial de metal. É indispensável devido ao seu baixo preço e
dureza, especialmente empregado em automóveis, barcos e componentes estruturais de edifícios.
O
aço é a
liga metálica de ferro mais conhecida, sendo este o seu uso mais frequente. Os
aços são
ligas metálicas de ferro com outros elementos, tanto
metálicos quanto
não metálicos, que conferem propriedades distintas ao material. É considerada aço uma liga metálica de ferro que contém menos de 2% de
carbono; se a percentagem é maior recebe a denominação de
ferro fundido.
As
ligas férreas apresentam uma grande variedade de propriedades mecânicas dependendo da sua composição e do tratamento que se tem aplicado.
- Os aços são ligas metálicas de ferro e carbono com concentrações máximas de 2,2% em peso de carbono, aproximadamente. O carbono é o elemento de ligação principal, porém os aços contêm outros elementos. Dependendo do seu conteúdo em carbono são classificados em:
- Aço baixo em carbono. Contém menos de 0.25% de carbono em peso. Não são tão duros nem tratáveis termicamente, porém dúcteis. São utilizados em veículos, tubulações, elementos estruturais e outros. Também existem os aços de alta resistência com baixa liga de carbono, entretanto, contêm outros elementos fazendo parte da composição, até uns 10% em peso; apresentam uma maior resistência mecânica e podem ser trabalhados facilmente.
- Aço médio em carbono. Entre 0,25% e 0,6% de carbono em peso. Para melhorar suas propriedades são tratados termicamente. São mais resistentes que os aços baixo em carbono, porém menos dúcteis, sendo empregados em peças de engenharia que requerem uma alta resistência mecânica e ao desgaste.
- Aço alto em carbono. Entre 0,60% e 1,4% de carbono em peso. São os mais resistentes, entretanto, os menos dúcteis. Adicionam-se outros elementos para que formem carbetos, por exemplo, formando o carbeto de tungstênio, WC, quando é adicionado à liga o wolfrâmio. Estes carbetos são mais duros, formando aços utilizados principalmente para a fabricação de ferramentas.
- Um dos inconvenientes do ferro é que se oxida com facilidade. Existem uma série de aços aos quais se adicionam outros elementos ligantes, principalmente o crômio, para que se tornem mais resistentes à corrosão. São os chamados aços inoxidáveis.
- Quando o conteúdo de carbono da liga é superior a 2,1% em peso, a liga metálica é denominada ferro fundido. Estas ligas apresentam, em geral, entre 3% e 4,5% de carbono em peso. Existem diversos tipos de ferros fundidos: cinzento, esferoidal, branco e maleável. Dependendo do tipo apresenta aplicações diferentes: em motores, válvulas, engrenagens e outras.
- Por outro lado, os óxidos de ferro apresentam variadas aplicações: em pinturas, obtenção de ferro, e outras. A magnetita (Fe3O4) e o óxido de ferro III (Fe2O3) têm aplicações magnéticas.
História
Peça de ferro da Idade do Ferro
Tem-se indícios do uso de ferro, seguramente procedente de
meteoritos, quatro milênios a.C., pelos
sumérios e
egípcios.
Cada vez mais objetos de ferro, datados entre o segundo e terceiro milênio antes de Cristo, foram encontrados (estes se distinguem do ferro proveniente dos meteoritos pela ausência de
níquel) na
Mesopotâmia,
Anatólia e
Egito. Entretanto, seu uso provável destinou-se a fins cerimoniais, por ter sido um metal muito caro, mais do que o
ouro na época. Algumas fontes sugerem que talvez o ferro era obtido como subproduto da obtenção do
cobre.
Entre
1600 e
1200 a.C., observou-se um aumento de seu uso no
Oriente Médio, porém não como substituto ao
bronze.
Entre os séculos XII e X antes de Cristo, ocorreu uma rápida transição no Oriente Médio na substituição das armas de bronze para as de ferro. Esta rápida transição talvez tenha ocorrido devido a uma escassez de
estanho, e devido a uma melhoria na tecnologia em trabalhar com o ferro. Este período, que ocorreu em diferentes ocasiões segundo o lugar, denominou-se
Idade do ferro, substituindo a
Idade do bronze. Na
Grécia iniciou-se em torno do ano
1000 a.C., e não chegou à
Europa ocidental antes do século VII a.C.. A substituição do bronze pelo ferro foi paulatina, pois era difícil produzir peças de ferro: localizar o
mineral, extraí-lo, proceder a sua fundição a temperaturas altas e depois forjá-lo.
Na
Europa central, surgiu no século IX a.C. a "cultura de Hallstatt" substituindo a "cultura dos campos de urnas", que se denominou "Primeira Idade do Ferro", pois coincide com a introdução do uso deste metal. Aproximando-se do ano
450 a.C., ocorreu o desenvolvimento da "cultura da Tène", também denominada "Segunda Idade do Ferro". O ferro era usado em ferramentas, armas e joias, embora segue-se encontrando objetos de bronze.
Junto com esta transição de bronze ao ferro descobriu-se o processo de "carburação", que consiste em adicionar carbono ao ferro. O ferro era obtido misturado com a escória contendo carbono ou carbetos, e era forjado retirando-se a escória e
oxidando o carbono, criando-se assim o produto já com uma forma. Este ferro continha uma quantidade de carbono muito baixa, não sendo possível endurecê-lo com facilidade ao esfriá-lo em água. Observou-se que se podia obter um produto muito mais resistente aquecendo a peça de ferro forjado num leito de
carvão vegetal, para então submergi-lo na água ou
óleo. O produto resultante, apresentando uma camada superficial de aço, era menos duro e mais frágil que o bronze.
Na
China, o primeiro ferro utilizado também era proveniente dos meteoritos. Foram encontrados objetos de ferro forjado no noroeste, perto de Xinjiang, do
século VIII a.C.. O procedimento utilizado não era o mesmo que o usado no Oriente Médio e na
Europa.
Nos últimos anos da Dinastia Zhou (550 a.C.), na China, se conseguiu obter um produto resultante da fusão do ferro (ferro fundido). O mineral encontrado ali apresentava um alto conteúdo de
fósforo, com o qual era fundido em temperaturas menores que as aplicadas na Europa e outros lugares. Todavia, durante muito tempo, até a Dinastia Qing (aos 221 a.C.), o processo teve uma grande repercussão.
O ferro fundido levou mais tempo para ser obtido na Europa, pois não se conseguia a temperatura necessária. Algumas das primeiras amostras foram encontradas na
Suécia, em Lapphyttan e Vinarhyttan, de
1150 a
1350 d.C.
Na
Idade Média, e até finais do
século XIX, muitos países europeus empregavam como método siderúrgico a "farga catalana". Obtinha-se ferro e aço de baixo carbono empregando-se carvão vegetal e o minério de ferro. Este sistema já estava implantado no
século XV, conseguindo-se obter temperaturas de até 1200
°C. Este procedimento foi substituído pelo emprego de
altos fornos.
No princípio se usava
carvão vegetal para a obtenção de ferro como fonte de
calor e como
agente redutor. No
século XVIII, na
Inglaterra, o carvão vegetal começou a escassear e tornar-se caro, iniciando-se a utilização do
coque, um
combustível fóssil, como alternativa. Foi utilizado pela primeira vez por
Abraham Darby, no início do
século XVIII, construindo em Coalbrookdale um "alto forno". Mesmo assim, o coque só foi empregado como fonte de energia na
Revolução industrial. Neste período a demanda foi se tornando cada vez maior devido a sua utilização, como por exemplo, em estradas de ferro.
Em finais do
século XVIII e início do
século XIX começou-se a empregar amplamente o ferro como elemento estrutural em pontes, edifícios e outros. Entre
1776 e
1779 se construiu a primeira ponte de ferro fundido por
John Wilkinson e
Abraham Darby. Na Inglaterra foi empregado pela primeira vez o ferro na construção de edifícios por
Mathew Boulton e
James Watt, no princípio do
século XIX. Também são conhecidas outras obras deste século, como por exemplo, o "
Palácio de Cristal" construído para a Exposição Universal de
1851 em
Londres, do arquiteto
Joseph Paxton, que tem uma armação de ferro, ou a
Torre Eiffel, em
Paris, construída em
1889 para a Exposição Universal, onde foram utilizadas milhares de toneladas de ferro.
Abundância e obtenção
É o metal de transição mais abundante da crosta terrestre, e quarto de todos os elementos. Também é abundante no Universo, havendo-se encontrados meteoritos que contêm este elemento. O ferro é encontrado em numerosos
minerais, destacando-se:
A
hematita (Fe
2O
3), a
magnetita (Fe
3O
4), a
limonita (FeO(OH)), a
siderita (FeCO
3), a
pirita (FeS
2) e a
ilmenita (FeTiO
3).
Pode-se obter o ferro a partir dos
óxidos com maior ou menor teor de impurezas. Muitos dos minerais de ferro são
óxidos.
A
redução dos óxidos para a obtenção do ferro é efetuada em fornos denominados
alto forno ou
forno alto. Nele são adicionados os minerais de ferro, em presença de
coque, e
carbonato de cálcio, CaCO
3 , que atua como escorificante.
No processo de obtenção, geralmente é usado a hematita, que apresenta ponto de fusão de 1560
°C. Para que essa temperatura seja diminuída, é adicionado o carbonato de cálcio (CaCO
3). Além de promover a redução do ponto de fusão da hematita, ele atua reagindo com impurezas presentes como o dióxido de silício (SiO
2) formando o metassilicato de cálcio (CaSiO3), conhecido como escória. O coque (carbono amorfo, com mais de 90% de pureza) é usado para promover a redução da hematita, transformando o Fe
3+ em Fe(s). Inicialmente, o coque, em presença de excesso de O
2 fornecido pelo ar, reage produzindo CO
2. O dióxido de carbono assim produzido, e também proveniente do carbonato de cálcio, reagem com o coque que é constantemente adicionado ao alto forno, produzindo CO. Este, por fim será o responsável por reagir com Fe
2O
3 produzindo Fe
(s) e CO
2
O processo de oxidação do coque com oxigênio libera energia. Na parte inferior do alto forno a temperatura pode alcançar 1900
°C.
- Redução dos minerais que são óxidos:
Inicialmente, os óxidos de ferro são reduzidos na parte superior do alto forno, parcial ou totalmente, com o monóxido de carbono, já produzindo ferro metálico. Exemplo: redução da
magnetita:
Fe3O4 + 3CO → 3FeO + 3CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Posteriormente, na parte inferior do alto forno, onde a temperatura é mais elevada, ocorre a maior parte da redução dos óxidos com o coque (
carbono):
Fe3O4 + C → 3FeO + CO
O carbonato de cálcio se decompõe:
CaCO3 → CaO + CO2
e o dióxido de carbono é reduzido com o coque a monóxido de carbono, como visto acima.
Na parte mais inferior do alto forno ocorre a carburação:
3Fe + 2CO → Fe3C + CO2
- Processos de enriquecimento:
Finalmente ocorre a
combustão e a dessulfuração (eliminação do
enxofre) devido à injeção de ar no alto forno, e por último são separadas as frações: a
escória do ferro fundido, que é a matéria-prima empregada na indústria.
O ferro obtido pode conter muitas impurezas não desejáveis, sendo necessário submetê-lo a um processo de refinação que pode ser realizado em fornos chamados
convertedores.
Em 2004, os cinco maiores países produtores de ferro eram a
China, o
Brasil, a
Austrália, a
Africa e a
Rússia, com 74% da produção mundial.
Compostos
Água com compostos de ferro
- Os estados de oxidação mais comuns são +2 e +3. Os óxidos de ferro mais conhecidos são o óxido de ferro II, FeO, o óxido de ferro III, Fe2O3, e o óxido misto Fe3O4. Forma numerosos sais e complexos com estes mesmos estados de oxidação. O hexacianoferrato II de ferro III, usado em pinturas, é conhecido como azul da Prússia ou azul de Turnbull.
- São conhecidos compostos de ferro com estados de oxidação +4, +5 e +6, porém são pouco comuns. No ferrato de potássio, K2FeO4, usado como oxidante , o ferro apresenta estado de oxidação +6. O estado de oxidação +4 é encontrados em poucos compostos e também em alguns processos enzimáticos.
- O Fe3C é conhecido como cementita, contém 6,67 % em carbono. O ferro α é conhecido como ferrita, e a mistura de ferrita e cementita é denominada perlita ou ledeburita, dependendo do teor de carbono. A austenita é o ferro γ.
Papel biológico
O ferro é praticamente encontrado em todos os seres vivos e cumpre numerosas e variadas funções.
- Há diferentes proteínas que contêm o grupo hemo, que consiste na ligação da porfirina com um átomo de ferro. Alguns exemplos:
- As proteínas de ferro/enxofre (Fe/S) participam em processos de transferência de elétrons.
- Também é possível encontrar proteínas onde os átomos de ferro se enlaçam entre si através de pontes de oxigênio. São denominadas proteínas Fe-O-Fe. Alguns exemplos:
Tanto o excesso como a deficiência de ferro podem causar problemas no organismo. O envenenamento por ferro é chamado de
hemocromatose enquanto que a sua deficiência é conhecida popularmente como
anemia. A palavra anemia, apesar de estar popularmente associada à carência de ferro no organismo, não é utilizada unicamente para ela. Para a carência de ferro no organismo, cabe o nome específico de
anemia ferropriva. Nas transfusões de sangue são usados ligantes que formam com o ferro complexos de alta estabilidade, evitando que ocorra uma queda demasiada de ferro livre. Estes ligantes são conhecidos como
sideróforos. Muitos organismos empregam estes sideróforos para captar o ferro que necessitam. Também podem ser empregados como
antibióticos, pois não permitem ferro livre disponível.
Sua carência nos humanos pode causar, além da anemia, anorexia, sensibilidade óssea e a clima frio, prisão de ventre, distúrbios digestivos, tontura, fadiga, problemas de crescimento, irritabilidade, inflamação da língua.
Seu excesso (em nível de nutriente) nos humanos pode causar: igualmente anorexia, tontura, fadiga e dores de cabeça.
O tanino presente no chá e café inibem, em 64 e 33% respectivamente, a absorção de ferro. O magnésio inibe a absorção de ferro quando a presença do primeiro é 300 vezes maior do que o ferro, o zinco quando cinco vezes maior e o cálcio em quantidades superiores a 500 mg, embora a influência do cálcio ainda seja discutida.
A deficiência de vitamina A inibe a utilização do ferro.
Polifenóis se ligam ao ferro e impedem sua absorção.
Aspectos nutricionais e metabólicos
O ferro é um dos elementos mais facilmente encontráveis na superfície da Terra, mas mesmo assim, sua deficiência é a causa mais comum de
anemia, afetando cerca de 500 milhões de pessoas em todo mundo. Isso se deve à capacidade limitada do organismo na absorção de ferro e à frequência da perda de ferro por hemorragia.
Absorção
A absorção do ferro, especialmente de origem vegetal, é aumentada com a ingestão conjunta de alimentos levemente ácidos (ou proteínas) e também por alimentos ricos em ácido ascórbico (vitamina C).
Estudos indicam que a absorção de ferro aumenta de 3,7 para 10,4% quando se adiciona a ingestão de 40 a 50 mg de vitamina C, por mantê-lo solúvel. Alguns açucares como a frutose também colaboram para a absorção de ferro.
Distribuição e transporte no organismo
O transporte e armazenamento do ferro é mediado por três proteínas -
transferrina,
receptor de transferrina e
ferritina. A transferrina pode conter até dois átomos de ferro. Ela entrega o ferro aos tecidos que têm receptores de transferrina, especialmente eritoblastos na medula óssea que incorporam o ferro na
hemoglobina. A transferência então é reutilizada. No final da sobrevida, os
eritrócitos são destruídos nos macrófagos do
sistema reticuloendotelial; o ferro é liberado da hemoglobina, entra no plasma e fornece a maioria do ferro da transferrina. Somente uma pequena porção do ferro da transferrina plasmática vem da dieta, absorvido no
duodeno e no
jejuno.
Algum ferro é armazenado nas células reticulares endoteliais, como a ferritina e hemossiderina, em quantidades muito variáveis, conforme a situação das reservas desse elemento no organismo. Em geral a ferritina é um complexo proteico hidrossolúvel de ferro com peso molecular 465.000, é formada de uma concha proteica externa, a
apoferrina, que consiste de 22
subunidades, e de um núcleo de
hidroxifosfato de ferro. Contém até 20% em peso de ferro e não é visível à microscopia óptica. Cada molécula de apoferrinpode ligar até 4.000 a 5.000 átomos de ferro. A hemossiderina é um complexo proteico insolúvel de ferro, de composição variável, contendo cerca de 37% em peso de ferro. É derivada da digestão lisossômica parcial de agregação de moléculas de ferritina e visível à microscopia óptica nos macrófagos e em outras células após coloração com Perls (azul da
Prússia). O ferro na ferritina e na hemossiderina estão na forma férrica (Fe(III)). Uma
enzima que contém
cobre, a
ceruloplasmina, cataliza a oxidação do ferro para a forma férrica para a ligação na transferrina plasmática.
O ferro também está presente nos músculos, como na
mioglobina, e na maioria das células do organismo em enzimas que contêm ferro, como, p. ex.,
citocromos,
desidrogenase succínica,
catalase, etc. O ferro tissular tem menos probabilidade de ser depletado que a hemossiderina, a ferritina e a hemoglobina em estado de deficiência de ferro, mas pode ocorrer alguma redução no conteúdo de enzimas contendo heme.
Os níveis de ferritina e os de receptor de transferrina (TfR) correlacionam-se com as reservas de ferro, de modo que a sobrecarga de ferro causa aumento na ferritina tissular e queda no TfR, enquanto na deficiência de ferro a ferritina é baixa, e o TfR, alto. Essa relação surge por intermédio da ligação de uma resposta ao ferro (IREs) na ferritina e nas moléculas de (
mRNA de TfR. A deficiência de ferro aumenta a capacidade de a IRP ligar-se aos IRES, enquanto a sobrecarga diminui a ligação. O sítio de ligação de IRP em IREs, a montante (5') ou jusante (3') do gene codificador determina aumento ou diminuição da mRNA e, portanto, de proteína.
Necessidades
A quantidade diária de ferro necessária para compensar tanto perdas do organismo como o crescimento varia com a idade e o sexo; é maior na gravidez, podendo causar varios problemas sanitarios na adolescência e nas mulheres que menstruam. Esses grupos, portanto, são particularmente suscetíveis a desenvolver deficiências de ferro quando há perda adicional ou diminuição prolongada da ingestão.
Deficiência
Características clínicas
Quando há deficiência de ferro os depósitos reticuloendoteliais (hemossiderina e ferritina) são totalmente depletados antes que ocorram anemia. À medida que a doença evolui, o paciente pode ter
sinais e
sintomas gerais de anemia como cansaço fácil, fraqueza, irritabilidade, indisposição, sonolência, cefaléia, dor nas pernas e apresentar
glossite indolor,
estomatite angular, unhas friáveis ou em colher (
coiloníquia), cabelos finos, secos e quebradiços, pele sêca, esclerótica azulada, mucosas descoradas, disfagia como resultado de membranas faríngeas (
Síndrome de Paterson-Kelly ou Plummer-Vinson) e perversão do apetite (pica). A causa das alterações epiteliais não é clara, mas pode ser relacionada à diminuição de ferro nas enzimas que o contêm. Em crianças, a deficiência de ferro é sobremaneira significativa porque causa irritabilidade, má função cognitiva e diminuição no desenvolvimento psicomotor.
Causa de deficiência
Perda crônica de sangue, especialmente uterina e no trato gastrointestinal, é a causa dominante.
Tratamento
Sempre que possível, é tratada a causa subjacente. Além disso, é administrado ferro para corrigir a anemia e repor os depósitos.
Isótopos
O ferro tem quatro
isótopos estáveis naturais:
54Fe,
56Fe,
57Fe e
58Fe. As proporções relativas destes isótopos na natureza são aproximadamente:
54Fe ( 5,8% ),
56Fe ( 91,7% ),
57Fe (2,2%) e
58Fe ( 0,3% ).
Precauções
O ferro em excesso é
tóxico. O ferro reage com peróxido produzindo
radicais livres. A reação mais importante é:
Fe (II) + H2O2 → Fe (III) + OH- + OH·
Porém esta mesma reação pode ter aplicação científica e industrial, na chamada
Reação de Fenton.
Quando o ferro se encontra nos níveis normais, os mecanismos
antioxidantes do organismo podem controlar este processo.
A dose letal de ferro em crianças de 2 anos é de 3 gramas. 1 grama pode provocar um envenenamento importante.
