Hierro

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Hierro

El hierro es un elemento químico identificado con el símbolo Fe y el número atómico 26 en el grupo 8 de los metales de transición de en la Tabla Periódica. Es un metal ferromagnético de color plateado oscuro, ductil y maleable, medianamente duro y se haya comúnmente en forma mineral.

Historia

El óxido magnético o magnetita se conoce desde la antigüedad griega. Por ello, toma su nombre del Monte Magnetos (el Gran Monte), una montaña griega específicamente rica en este mineral.

Desde La Edad del Hierro que comienza alrededor del siglo XII a. C. Hasta la Edad Media, el hierro se refinaba en hornos bajos, por lo tanto, sin la producción de hierro fundido, el alto horno, hizo su aparición en el siglo V a.

La metalurgia del latón y luego del hierro, apareció hacia el final del Neolítico en diferentes partes del mundo al mismo tiempo. Al principio, en sus inicios, el dominio de la metalurgia fue lento, basado en prueba y error y transmisión oral en ausencia de cualquier conocimiento fundamental (naturaleza de las aleaciones, medios de medición, etc.).

Las primeras aleaciones que se dominaron (cobre, latón, hierro) estuvieron ligadas a su disponibilidad en el medio natural (en su estado nativo) y a la facilidad de su transformación (punto de fusión) para hacer armas, piezas utilitarias como hachas, cuchillos, y en la decoración.

Características y propiedades

Y hierro se encuentra en diferentes formas minerales en la naturaleza. Es un metal muy dúctil y maleable que puede moldearse sin fundirse. Las propiedades mecánicas dependen de la pureza y están muy modificadas en particular en los aceros (aleaciones con carbono y elementos varios).

Propiedades químicas

  • El hierro, combinado con el oxígeno, forma tres óxidos: FeO (óxido ferroso), Fe 2 O 3 (óxido férrico), Fe 3 O 4 (óxido magnético).
  • Al aire libre en presencia de humedad, se corroe formando óxido de Fe 2 O 3, n (H 2 O).
  • Dado que el óxido es un material poroso, la reacción de oxidación puede extenderse al corazón del metal, a diferencia, por ejemplo, del aluminio, que forma una fina capa de óxido impermeable.
  • En solución, tiene dos valencias principales:
    • Fe 2+ (hierro ferroso) que tiene un color verde tenue.
    • Fe 3+ (hierro férrico) que tiene un color oxidado característico.
  • La hemoglobina sanguínea, que permite que los glóbulos rojos transporten oxígeno, contiene hierro.

Propiedades físicas

  • Es un metal que, dependiendo de la temperatura, se presenta en varias formas alotrópicas:
    • En condiciones normales de presión y temperatura, es un sólido cristalino con estructura cúbica centrada (α-hierro o ferrita).
    • A partir de 912  °C, se convierte en cúbico centrado en las caras (hierro γ o austenita).
    • Por encima de 1394  °C, vuelve a ser cúbico centrado (hierro δ).
    • Se funde a 1535  °C.
  • La transformación en hierro ε (estructura hexagonal compacta) solo ocurre a presiones superiores a 110 kilobares.
  • Su capacidad calorífica es de 0,5 kJ/kg/°C.
  • El hierro es ferromagnético.
  • La "aleación" de hierro y níquel esencialmente líquida, son el origen del campo magnético de la Tierra.
  • Si se expone al aire libre o se pone en agua salada, se oxidará.
  • Tiene una dureza entre 4 y 5 en la escala de Mohs.

Aleaciones y usos

El hierro tiene muchos usos, pero es particularmente útil como material base en las aleaciones que es más útil. Más del 98% del hierro se utiliza para transformarse directamente en acero en el mismo horno donde se funde, sin formar hierro sólido. El resto se utiliza como fundición y hierro forjado.

Estas son las principales aleaciones a base de hierro y sus usos:

  • Acero: Hierro + Carbono (menos del 2,2%) + otros elementos (menos del 5%). Es la aleación de hierro más utilizada por su resistencia. Es especialmente elegido en el campo de la construcción, la estructura metálica y la herrería. Generalmente se encuentra galvanizado (recubierto de zinc) para eliminar su susceptibilidad a la corrosión mientras conserva su dureza bruta.
  • Acero inoxidable: Hierro + Carbono (menos del 1,2%) + Cromo (más del 10,5%). Es ideal para estructuras al aire libre. Resiste la corrosión, el óxido y el calor. Es ampliamente utilizado en la construcción, en la industria alimentaria y en el armamento.
  • Hierro fundido: Hierro + Carbono (hasta 6,6%). Es la aleación más fácil de fundir, pero es más frágil que el acero. El hierro fundido se utiliza principalmente en la industria del automóvil y en las redes urbanas.

Importancia en la salud

El hierro es un nutriente muy común en el cuerpo y esencial para casi todos los organismos vivos; sus funciones son múltiples e importantes.

  • El hierro promueve la oxigenación de la sangre de las células y los músculos. Al entrar en la composición de la hemoglobina, contribuye al transporte de oxígeno desde el aire inspirado a todos los órganos del cuerpo.
  • Es fundamental para el buen funcionamiento del sistema inmunológico.
  • El hierro contribuye al desarrollo y mantenimiento de funciones cognitivas como la concentración, la memoria y el aprendizaje.
  • También ayuda a reducir la fatiga.

Riesgos en la salud

  • La acumulación de hierro en el cuerpo conduce a la muerte celular. Los investigadores sospechan que el exceso de hierro podría estar involucrado en la degeneración de las neuronas en pacientes con enfermedad de Parkinson.
  • Una deficiencia de hierro es una fuente de anemia y puede afectar el desarrollo cognitivo y socioemocional del cerebro del niño o exacerbar los efectos de ciertas intoxicaciones (por ejemplo, la intoxicación por plomo).

Fuente

Los yacimientos de mineral de hierro son formaciones geológicas con un alto porcentaje de óxidos de hierro aprovechables que pueden transformarse en hierro metálico.

Estos depósitos constituyen alrededor del 5% de la corteza terrestre y juegan un papel importante en la estructura del núcleo de la Tierra. Ha sido difícil estimar el contenido del núcleo, ya que no se puede observar directamente.

El hierro puro es difícil de encontrar en la Tierra y generalmente se descubre en forma de meteoritos. Pero también, varios minerales pueden donar cantidades útiles de óxidos de hierro, incluyendo hematita, magnetita y taconita.

El 75% de las reservas mundiales de mineral de hierro se concentran en cuatro países: Australia (28,7%), Brasil (18%), Rusia (16,8%) y China (8,3%).

Reserva y producción

Los principales países productores de mineral de hierro son Australia, Brasil, China, India y Rusia; su participación supera el 75% de todo el mineral de hierro producido en el mundo.

  • Australia tiene la base de recursos más rica con un alto contenido de hierro (hasta un 65 %), cuyas reservas ascendían a 49 600 millones de toneladas, y 94,1 millones de toneladas de mineral de hierro.
  • Brasil: tiene el segundo lugar en el mundo en la producción de mineral de hierro, produciendo alrededor de 400 millones de toneladas de materias primas al año. La participación del mineral brasileño en el mercado mundial es de alrededor del 15%.
  • China: es el mayor productor de acero del mundo y procesa más de la mitad del mineral extraído del mundo. En términos de producción de mineral de hierro, el país se encuentra en la tercera línea del ranking mundial.
  • India y Rusia son los siguientes en la lista.

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