Diferencia entre revisiones de «Hierro»

|rowspan="3" valign="center"|'''Fe'''<br />Ru&nbsp;&nbsp;<br />Os<br />&nbsp;

<div align="right"><small>Tabla completa</small></div>

|Nombre, símbolo, número

|Serie química   

|Metal de transición

|Grupo, periodo, bloque

|8, 4 , d

|7874&nbsp;kg/m³ / 7,874 [[g/cm³]], 4,0

|Apariencia                             

|Masa atómica   

|55,845 u

|Radio medio^†||140 pm

|Radio atómico calculado

|Radio covalente||125 pm

|Radio de Van der Waals   

|Configuración electrónica   

|<nowiki>[</nowiki>Ar<nowiki>]</nowiki>3d⁶4s²

|Estados de oxidación (Óxido‏‎)                 

|2,'''3''',4,6 (Anfótero)

|Estructura cristalina                           

|Estado de la materia   

|Sólido (ferromagnético)

|1808 [[Kelvin|K]]

|Entalpía de vaporización   

|Entalpía de fusión   

|presión de vapor   

|7,05 [[Pascal (unidad)|Pa]] a 1808 K

|Velocidad del sonido   

|4910&nbsp;m/s a 293,15 K

|Electronegatividad   

|1,83 (Pauling)  

|Calor específico   

|440 J/(kg*K)

|9,93 × 10⁶ m⁻¹•Ω⁻¹

|80,2 W/(m*K)

|1^er potencial de ionización         

! iso.

! AN

! Periodo de semidesintegración

! MD

! ED MeV

! PD

|colspan="4"|Fe es estable con  28 neutrones

|Sintético

|2,73 años||ε

|colspan="4"|Fe es estable con  30 neutrones

|colspan="4"|Fe es estable con  31 neutrones

|colspan="4"|Fe es estable con  32 neutrones

|Sintético

|44,503 días||β||1,565

|⁵⁹Co

|Sintético

|1,5 × 10⁶ años||β^-

|3,978||⁶⁰Co

El '''hierro''' es un [[elemento químico]] de Número atómico 26 situado en el grupo 8 de la Tabla periódica de los elementos. Su símbolo es '''Fe'''.

Este Metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el [[aluminio]] es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un Campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro.

Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es Ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de Refinado para eliminar las impurezas presentes.

Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por Nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).

El hierro-α es ferromagnético hasta la Temperatura de Curie (768&nbsp;°C), a partir de la cual pasa a ser paramagnético. Antiguamente, al hierro-α paramagnético se le llamaba hierro-β, aunque hoy en día no se suele distinguir entre las fases α y β.

El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza apartir de 99,5% no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando este como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es [[acero]] si contiene menos de un 2% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de [[fundición]].

* Los aceros Reacción_eutectoide cuyo contenido en carbono es de 0,8%.

** [[acero inoxidable|Aceros inoxidables]]: uno de los inconvenientes del hierro es que se oxida con facilidad. Añadiendo un 12% de Cromo se considera [[acero inoxidable]], debido a que este aleante crea una capa de óxido de cromo superficial que protege al acero de la [[corrosión]] o formación de óxidos de hierro. También puede tener otro tipo de aleantes como el Niquel para impedir la formación de carburos de Cromo, los cuales aportan fragilidad y potencian la oxidación intergranular.

Sus características varian de un tipo a otra; según el tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en Motores, [[válvula]]s, Engranajes, etc.  

Por otra parte, los óxidos de hierro tienen variadas aplicaciones: en pinturas, obtención de hierro, la magnetita‏‎ (Fe₃O₄) y el óxido de hierro III en aplicaciones magnéticas, etc. El Fe(OH)₃, se utiliza en radioquímica para concentrar los actínidos mediante co-precipitación.

En el segundo y tercer milenio, antes de Cristo, van apareciendo cada vez más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de meteoritos por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal muy caro, más que el oro. Algunas fuentes sugieren que tal vez se obtuviera como subproducto de la obtención de [[cobre]].

Entre 1600&nbsp;a.&nbsp;C. y 1200&nbsp;a.&nbsp;C. va aumentando su uso en Oriente Medio, pero no sustituye al predominante uso del bronce.

Entre los siglos XII&nbsp;a.&nbsp;C. y X&nbsp;a.&nbsp;C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la falta de [[estaño]], antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se denomina Edad de Hierro, sustituyendo a la Edad de Bronce. En Grecia comenzó a emplearse en torno al año 1000&nbsp;a.&nbsp;C. y no llegó a Europa occidental hasta el [[siglo VII a. C.|siglo VII&nbsp;a.&nbsp;C.]] La sustitución del bronce por el hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral, luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo.

En Europa Central, surgió en el siglo IX&nbsp;a.&nbsp;C. la Cultura de Hallstatt (sustituyendo a la Cultura de los campos de urnas, que se denomina ''primera Edad de Hierro'', pues coincide con la introducción de este metal.

Hacia el 450&nbsp;a.&nbsp;C. se desarrolló la Cultura de La Tène, también denominada ''segunda Edad de Hierro''. El hierro se usa en herramientas, armas y joyería, aunque siguen encontrándose objetos de bronce.

Junto con esta transición del bronce al hierro se descubrió el proceso de ''carburización'', consistente en añadir carbono al hierro. El hierro se obtenía como una mezcla de hierro y escoria, con algo de carbono o carburos, y era [[forja]]do, quitando la escoria y oxidando el carbono, creando así el producto ya con una forma. Este [[hierro forjado]] tenía un contenido en carbono muy bajo y no se podía endurecer fácilmente al enfriarlo en agua. Se observó que se podía obtener un producto mucho más duro calentando la pieza de hierro forjado en un lecho de carbón vegetal, para entonces sumergirlo en agua o aceite. El producto resultante, que tenía una superficie de acero, era más duro y menos frágil que el bronce, al que comenzó a reemplazar.

En China el primer hierro que se utilizó también procedía de meteoritos, habiéndose encontrado objetos de hierro forjado en el noroeste, cerca de Xinjiang, del siglo VIII&nbsp;a.&nbsp;C. El procedimiento era el mismo que el utilizado en Oriente Medio y Europa. En los últimos años de la Dinastía Zhou (550&nbsp;a.&nbsp;C.) se consigue obtener hierro colado (producto de la fusión del arrabio‏‎). El mineral encontrado allí presenta un alto contenido en fósforo, con lo que funde a temperaturas menores que en Europa y otros sitios. Sin embargo durante bastante tiempo, hasta la Dinastía Qing (hacia 221&nbsp;a.&nbsp;C.), no tuvo una gran repercusión.

El hierro colado tardó más en Europa, pues no se conseguía la temperatura suficiente. Algunas de las primeras muestras de hierro colado se han encontrado en Suecia, en Lapphyttan y Vinarhyttan, del 1150 a 1350.

En la Edad Media, y hasta finales del siglo XIX, muchos países europeos empleaban como método siderúrgico la Farga catalana. Se obtenía hierro y acero bajo en carbono empleando carbón vegetal y el Mineral de hierro. Este sistema estaba ya implantado en el siglo XV, y se conseguían alcanzar hasta unos 1200&nbsp;°C. Este procedimiento fue sustituido por el empleado en los altos hornos.

En un principio se usaba carbón vegetal para la obtención de hierro como fuente de calor y como agente reductor. En el siglo XVIII, en Inglaterra, comenzó a escasear y hacerse más caro el carbón vegetal, y esto hizo que comenzara a utilizarse Coque, un combustible fósil, como alternativa. Fue utilizado por primera vez por Abraham Darby, a principios del siglo XVIII, que construyó en Coalbrookdale un ''alto horno‏‎''. Asimismo, el coque se empleó como fuente de energía en la Revolución Industrial. En este periodo la demanda de hierro fue cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en ferrocarriles.

El alto horno‏‎ fue evolucionando a lo largo de los años. Henry Cort, en 1784, aplicó nuevas técnicas que mejoraron la producción. En 1826‏‎ el alemán Friedrich Harkot construye un alto horno sin mampostería para humos.

Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del siglo XIX se comenzó a emplear ampliamente el hierro como elemento [[estructura]]l (en [[puente]]s, edificios, etcétera). Entre 1776 a 1779 se construye el primer puente de fundición de hierro, construido por John Wilkinson y Abraham Darby.  

En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios, por Mathew Boulton y James Watt, a principios del siglo XIX. También son conocidas otras obras de ese siglo, por ejemplo el Palacio de Cristal construido para la Exposición Universal de 1851 en Londres, del arquitecto Joseph Paxton, que tiene un armazón de hierro, o la [[Torre Eiffel]], en París, construida en 1889 para la Exposición Universal, en donde se utilizaron miles de toneladas de hierro.

Es el metal de transición más abundante en la corteza terrestre, y cuarto de todos los elementos. También abunda en todo en el universo, habiéndose encontrado Meteoritos que lo contienen.  

Se encuentra formando parte de numerosos minerales, entre los que destacan la Hematites (Fe₂O₃), la magnetita‏‎ (Fe₃O₄), la Limonita (FeO(OH)), la Siderita (FeCO₃), la pirita‏‎ (FeS₂), la Ilmenita (FeTiO₃), etcétera.

La reducción de los óxidos para obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado comúnmente ''alto horno'' (también, ''horno alto''). En él se añaden los minerales de hierro en presencia de Coque y carbonato de calcio‏‎, CaCO₃, que actúa como escorificante.

Finalmente se produce la combustión y desulfuración (eliminación de azufre) mediante la entrada de aire. Y por último se separan dos fracciones: la [[escoria]] y el arrabio‏‎: hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria.

En 2000 los cinco mayores productores de hierro eran China, Brasil, Australia, Rusia e India, con el 70% de la producción mundial.

*El Fe₃C se conoce como [[cementita]], que contiene un 6,67 % en carbono, al hierro α se le conoce como ferrita, y a la mezcla de ferrita y cementita, [[perlita]] o Ledeburita dependiendo del contenido en carbono. La austenita es una solución sólida intersticial de carbono en hierro γ (Gamma).

En la actualidad con un incremento en el Oxigeno atmosférico el hierro se encuentra en el medio ambiente casi exclusivamente en forma oxidada (ó ferrica ó Fe⁺⁺⁺) y en esta  forma es poco utilizable.

*Eritrocitos (65%).

*Enzimas dependientes del hierro (hem y no hem): 1%

Estas son enzimas esenciales para la función de las Mitocondrias y que controlan la oxidación intracelular (citocromos, oxidasas del citrocromo, catalasas, peroxidasas).

Transferrina (0.1%), la cual se encuentra normalmente saturada en 1/3 con hierro.

*Ferritina (2/3).

*La Eritropoyesis en la medula osea: que es un estado dinámico de consumo o no de hierro corporal. Así, disminuye la absorción del hierro cuando disminuye la eritropoyesis.

La absorción del hierro en forma ferrosa tiene lugar en el Duodeno y en el Yeyuno superior, y requiere de un mecanismo activo que necesita energía. El hierro se una a Glucoproteínas de superficie (o receptores específicos de la mucosa intestinal para el hierro), situadas en el borde en cepillo de las celulas intestinales. Luego se dirige al reticulo endoplasmatico rugoso y a los ribosomas libres (donde forma ferritina) y posteriormente a los vasos de la lamina propia.

*Hay distintas Proteínas que contienen el Grupo hemo, que consiste en el Ligando Porfirina con un átomo de hierro. Algunos ejemplos:

**La Hemoglobina y la Mioglobina; la primera transporta oxígeno, O₂, y la segunda lo almacena.

**Los Citocromos; los citocromos c catalizan la reducción de oxígeno a agua. Los citocromos P450 catalizan la oxidación de compuestos hidrofóbicos, como fármacos o drogas, para que puedan ser excretados, y participan en la síntesis de distintas moléculas.

**Las Peroxidasas y Catalasas catalizan la oxidación de peróxidos, H₂O₂, que son tóxicos.

<font size=1>Ejemplo de centro de una proteína de Fe/S (Ferredoxina)</font></div>

**Las Bacterias metanotróficas, que emplean el metano, CH₄, como fuente de energía y de carbono, usan proteínas de este tipo, llamadas Monooxigenasas, para catalizar la oxidación de este metano.

**La Hemeritrina transporta oxígeno en algunos organismos marinos.

**Algunas Ribonucleótido reductasas contienen hierro. Catalizan la formación de Desoxinucleótidos.

Los animales para transportar el hierro dentro del cuerpo emplean unas proteínas llamadas Transferrinas. Para almacenarlo emplean la Ferritina y la Hemosiderina. El hierro entra en el organismo al ser absorbido en el intestino delgado y es transportado o almacenado por esas proteínas. La mayor parte del hierro se reutiliza y muy poco se excreta.

Tanto el exceso como el defecto de hierro pueden provocar problemas en el organismo. El envenamiento por hierro ocurre debido a la ingesta exagerada de esté (como suplemento en el tratamiento de Anemias).

La Hemocromatosis corresponde a una enfermedad de origen genético, en la cual ocurre una excesiva absorción del hierro, el cual se deposita en el Hígado, causando disfunción de este y eventualmente llegando a la Cirrosis hepática.

Estos ligandos se conocen como Sideróforos. Muchos microorganismos emplean estos sideróforos para captar el hierro que necesitan. También se pueden emplear como antibióticos, pues no dejan hierro libre disponible.

El hierro tiene cuatro Isótopos estables naturales: ⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁷Fe y ⁵⁸Fe. Las abundancias relativas en las que se encuentran en la naturaleza son de aproximadamente:  

El hierro en exceso es tóxico. El hierro reacciona con peróxido y produce radicales libres; la reacción más importante es:

[[Carpeta:Metales]]