Hierro

Este artículo es sobre el hierro el metal. Para la herramienta llamada hierro, ver planchado.

El hierro es un elemento químico y un metal. Es el segundo metal más común en la Tierra, y el más utilizado. Constituye gran parte del núcleo de la Tierra, y es el cuarto elemento más común en la corteza terrestre.

El metal se usa mucho porque es fuerte y barato. El hierro es el principal ingrediente utilizado para hacer acero. El hierro en bruto es magnético (atraído por imanes), y su magnetita compuesta es permanentemente magnética.

En algunas regiones el hierro se ha utilizado alrededor del 1200 a.C. Ese evento se considera la transición de la edad de bronce a la edad de hierro.

Un trozo de hierro
Un trozo de hierro

Propiedades

Propiedades físicas

El hierro es un metal gris y plateado. Es magnético, aunque los diferentes alótropos del hierro tienen diferentes cualidades magnéticas. El hierro se encuentra, extrae y funde fácilmente, por lo que es tan útil. El hierro puro es suave y muy maleable.

Propiedades químicas

El hierro es reactivo. Reacciona con la mayoría de los ácidos como el ácido sulfúrico. Produce sulfato ferroso cuando reacciona con el ácido sulfúrico. Esta reacción con el ácido sulfúrico se utiliza para limpiar el metal.

El hierro reacciona con el aire y el agua para producir óxido. Cuando el óxido se desprende, se expone más hierro permitiendo que se oxide más hierro. Eventualmente, toda la pieza de hierro se oxida. Otros metales como el aluminio no se oxidan. El hierro puede ser aleado con cromo para hacer acero inoxidable, que no se oxida en la mayoría de las condiciones.

El polvo de hierro puede reaccionar con el azufre para hacer sulfuro de hierro (II), un sólido negro duro. El hierro también reacciona con los halógenos para hacer haluros de hierro(III), como el cloruro de hierro(III). El hierro reacciona con los ácidos hidroálicos para hacer haluros de hierro(II) como el cloruro de hierro(II).

Compuestos químicos

El hierro hace compuestos químicos con otros elementos. Normalmente el otro elemento oxida el hierro. A veces se toman dos electrones y a veces tres. Los compuestos en los que el hierro tiene dos electrones tomados se llaman compuestos ferrosos. Los compuestos donde el hierro tiene tres electrones tomados se llaman compuestos férricos. Los compuestos ferrosos tienen el hierro en su estado de oxidación +2. Los compuestos férricos tienen hierro en su estado de oxidación +3. Los compuestos de hierro pueden ser negros, marrones, amarillos, verdes o púrpuras.

Los compuestos ferrosos son agentes reductores débiles. Muchos de ellos son verdes o azules. El compuesto ferroso más común es el sulfato ferroso.

Los compuestos férricos son agentes oxidantes. Muchos de ellos son marrones. El compuesto férrico más común es el óxido férrico, lo mismo que el óxido. Una de las razones por las que el hierro se oxida es porque el óxido férrico es un agente oxidante. Oxida el hierro, oxidándolo incluso bajo la pintura. Por eso, si hay un pequeño arañazo en la pintura, todo puede oxidarse.

Compuestos de hierro (II)

Los compuestos en el estado de oxidación +2 son agentes reductores débiles. Normalmente son de color claro. Reaccionan con el oxígeno del aire. También se conocen como compuestos ferrosos.

  • El sulfuro de hierro (II), una sustancia química brillante que reacciona con los ácidos para liberar sulfuro de hidrógeno, que se encuentra en el suelo
  • El sulfato de hierro (II), un producto químico cristalino azul-verdoso hecho por la reacción del ácido sulfúrico con el acero, utilizado para reducir venenos como el cromato en el hormigón
  • Cloruro de hierro (II), un producto químico cristalino de color verde pálido hecho por la reacción del ácido clorhídrico con el acero
  • El hidróxido de hierro (II), un polvo verde oscuro hecho por la electrolisis de agua con un ánodo de hierro, reacciona con el oxígeno y se vuelve marrón.
  • Óxido de hierro (II), negro, inflamable, raro

Estado de oxidación mixto

Estos compuestos son raros; sólo uno es común. Se encuentran en el suelo.

  • El óxido de hierro (II,III), un mineral negro, utilizado como mineral de hierro, contiene hierro en estado de oxidación +2 y +3.

Compuestos de hierro (III)

Los compuestos en el estado de oxidación +3 son normalmente marrones. Son agentes oxidantes. Son corrosivos. También se conocen como compuestos férricos.

  • Óxido de hierro (III), óxido, rojo-marrón, se disuelve en ácido
  • El cloruro de hierro (III), venenoso y corrosivo, se disuelve en el agua para formar una solución ácida de color marrón oscuro. Hecho por la reacción del hierro con ácido clorhídrico y un agente oxidante
  • Nitrato de hierro (III), púrpura claro, corrosivo, usado en el grabado
  • El sulfato de hierro (III), raro, de color marrón claro, se disuelve en el agua. Hecho por la reacción del hierro con ácido sulfúrico y un agente oxidante.
Óxido de hierro (II)
Óxido de hierro (II)

Sulfato de hierro(II)
Sulfato de hierro(II)

Cloruro de hierro (III)
Cloruro de hierro (III)

Donde se encuentra el hierro

Hay mucho hierro en el universo porque es el punto final de las reacciones nucleares en las grandes estrellas. Es el último elemento que se produce antes de que el violento colapso de una supernova disperse el hierro en el espacio.

El metal es el principal ingrediente del núcleo de la Tierra. Cerca de la superficie se encuentra como un compuesto ferroso o férrico. Algunos meteoritos contienen hierro en forma de minerales raros. Normalmente el hierro se encuentra como mineral de hematita en el suelo, gran parte del cual se fabricó en el Gran Evento de Oxigenación. El hierro puede ser extraído del mineral en un alto horno. Algo de hierro se encuentra como magnetita.

Hay compuestos de hierro en la carne. El hierro es una parte esencial de la hemoglobina de los glóbulos rojos.

Hacer hierro

El hierro se fabrica en grandes fábricas llamadas "ironworks" reduciendo la hematita con carbono (coque). Esto ocurre en grandes contenedores llamados altos hornos. El alto horno se llena con mineral de hierro, coque y piedra caliza. Se sopla una ráfaga de aire muy caliente, que hace que el coque se queme. El calor extremo hace que el carbono reaccione con el mineral de hierro, quitando el oxígeno de los óxidos de hierro y produciendo dióxido de carbono. El dióxido de carbono es un gas y sale de la mezcla. Hay un poco de arena con el hierro. La piedra caliza, que está hecha de carbonato de calcio, se convierte en óxido de calcio y dióxido de carbono cuando la piedra caliza está muy caliente. El óxido de calcio reacciona con la arena para hacer un líquido llamado escoria. La escoria se drena, dejando sólo el hierro. La reacción dejará el hierro líquido puro en el alto horno, donde puede ser moldeado y endurecido después de enfriarse. Casi todas las fábricas de hierro forman parte hoy en día de las acerías, y casi todo el hierro se convierte en acero.

Hay muchas maneras de trabajar el hierro. El hierro se puede endurecer calentando un trozo de metal y salpicándolo en agua fría. Puede ser ablandado calentándolo y permitiendo que se enfríe lentamente. También puede ser estampado por una prensa pesada. Puede ser jalado en alambres. Puede ser enrollado para hacer una lámina de metal.

En los Estados Unidos, gran parte del hierro fue tomado de la tierra en Minnesota y luego enviado por barco a Indiana y Michigan donde se convirtió en acero.

Alto horno
Alto horno

Usos

Como un metal

El hierro se utiliza más que cualquier otro metal. Es fuerte y barato. Se usa para hacer edificios, puentes, clavos, tornillos, tuberías, vigas y torres.

El hierro no es muy reactivo, por lo que es fácil y barato de extraer de los minerales. Es muy fuerte una vez convertido en acero, y se usa para reforzar el hormigón.

Hay diferentes tipos de hierro. El hierro fundido es hierro hecho por la forma descrita anteriormente en el artículo. Es duro y frágil. Se usa para hacer cosas como cubiertas de desagües, tapas de alcantarillas y bloques de motor (la parte principal de un motor).

El acero es la forma más común de hierro. Los aceros vienen en varias formas. El acero dulce es un acero con un bajo porcentaje de carbono. Es blando y se dobla fácilmente, pero no se agrieta con facilidad. Se usa para clavos y alambres. El acero al carbono es más duro pero más frágil. Se usa en herramientas.

Hay otros tipos de acero. El acero inoxidable, por su contenido en cromo, es resistente al óxido, y las aleaciones de níquel-hierro pueden permanecer fuertes a altas temperaturas. Otros aceros pueden ser muy duros, dependiendo de las aleaciones añadidas.

El hierro forjado es fácil de moldear y se utiliza para hacer vallas y cadenas.

El hierro muy puro es suave, y puede oxidarse (oxidar) fácilmente. También es bastante reactivo.

Como compuestos

Los compuestos de hierro se usan para varias cosas. El cloruro de hierro (II) se utiliza para limpiar el agua. El cloruro de hierro (III) también se utiliza. El sulfato de hierro (II) se utiliza para reducir los cromatos en el cemento. Algunos compuestos de hierro se usan en vitaminas.

Un puente de hierro
Un puente de hierro

Nutrición

La deficiencia de hierro es la deficiencia nutricional más común en el mundo.

Nuestros cuerpos necesitan hierro para ayudar a que el oxígeno llegue a nuestros músculos, porque está en el corazón de algunas macromoléculas esenciales en nuestros cuerpos como la hemoglobina que hacen que funcione mejor. Muchos cereales tienen algo de hierro añadido (el elemento hierro metálico). Se añade al cereal en forma de pequeñas limaduras de metal. Incluso es posible ver las astillas a veces tomando un imán extremadamente fuerte y poniéndolo en la caja. El imán atraerá estos trozos de hierro. Comer estas pequeñas virutas de metal no es dañino para nuestro cuerpo.

El hierro está más disponible para el cuerpo cuando se añade a los aminoácidos - el hierro en esta forma es de diez a quince veces más digerible que como elemento. El hierro también se encuentra en la carne, por ejemplo en el filete. El hierro proporcionado por los suplementos dietéticos se encuentra en forma de un producto químico, como el sulfato de hierro (II), que es barato y se absorbe bien. El cuerpo no absorbe más hierro del que necesita, y normalmente necesita muy poco. El hierro de los glóbulos rojos es reciclado por un sistema que descompone las células viejas. La pérdida de sangre por una lesión o una infección parasitaria puede ser más grave.

Toxicidad

El hierro es tóxico cuando se introducen grandes cantidades en el cuerpo. Cuando se toman demasiadas píldoras de hierro, las personas (especialmente los niños) se enferman. Además, existe un trastorno genético que daña la regulación de los niveles de hierro en el cuerpo.

Hay productos químicos que se unen al hierro que los médicos pueden prescribir.

Páginas relacionadas

  • Alótropos de hierro
  • Compuestos de hierro
  • La Edad de Hierro

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