Este artículo se refiere a la plancha, el metal. Para la herramienta llamada plancha, véase planchar.

El hierro es un elemento químico y un metal. Es el segundo metal más común de 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.

Este metal se utiliza mucho porque es fuerte y barato. El hierro es el principal ingrediente utilizado para fabricar acero. El hierro en bruto es magnético (atraído por los imanes), y su compuesto, la magnetita, es permanentemente magnético.

En algunas regiones se utilizó el hierro alrededor del año 1200 a.C. Ese acontecimiento se considera la transición de la edad de bronce a la edad de hierro.


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Propiedades

Propiedades físicas

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

Propiedades químicas

El hierro es reactivo. Reacciona con la mayoría de los ácidos, como el ácido sulfúrico. Al reaccionar con el ácido sulfúrico, produce sulfato ferroso. Esta reacción con el ácido sulfúrico se utiliza para limpiar el metal.

El hierro reacciona con el aire y el agua para formar óxido. Cuando el óxido se desprende, queda expuesto más hierro, lo que permite que se oxide más. Finalmente, toda la pieza de hierro se oxida. Otros metales, como el aluminio, no se oxidan. El hierro puede alearse con cromo para obtener acero inoxidable, que no se oxida en la mayoría de las condiciones.

El polvo de hierro puede reaccionar con el azufre para producir sulfuro de hierro (II), un sólido negro y duro. El hierro también reacciona con los halógenos para formar haluros de hierro (III), como el cloruro de hierro (III). El hierro reacciona con los ácidos hidrohalicos para formar 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 en los que 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 el hierro en su estado de oxidación +3. Los compuestos de hierro pueden ser negros, marrones, amarillos, verdes o morados.

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

Los compuestos férricos son agentes oxidantes. Muchos de ellos son de color marrón. 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.

  • Sulfuro de hierro (II), una sustancia química brillante que reacciona con los ácidos para liberar sulfuro de hidrógeno, que se encuentra en el suelo
  • Sulfato de hierro (II), producto químico cristalino de color azul verdoso que se obtiene al hacer reaccionar el ácido sulfúrico con el acero, utilizado para reducir venenos como el cromato en el hormigón
  • El cloruro de hierro (II), una sustancia química cristalina de color verde pálido que se obtiene al hacer reaccionar el ácido clorhídrico con el acero
  • El hidróxido de hierro (II), un polvo de color verde oscuro que se obtiene al electrolizar 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 el estado de oxidación +2 y +3.

Compuestos de hierro (III)

Los compuestos en el estado de oxidación +3 suelen ser de color marrón. Son agentes oxidantes. Son corrosivos. También se conocen como compuestos férricos.

  • Óxido de hierro (III), óxido, rojo-marrón, se disuelve en ácido
  • El cloruro dehierro (III), venenoso y corrosivo, se disuelve en agua para formar una solución ácida de color marrón oscuro. Se fabrica haciendo reaccionar el hierro con ácido clorhídrico y un agente oxidante
  • Nitrato de hierro (III), de color púrpura claro, corrosivo, utilizado en el grabado
  • Sulfato de hierro (III), raro, de color marrón claro, se disuelve en agua. Se fabrica haciendo reaccionar el hierro con ácido sulfúrico y un agenteoxidante.

Resumen y ocurrencia

El hierro es uno de los elementos más abundantes del planeta. Se encuentra en grandes cantidades en el manto y en especial en el núcleo terrestre, donde forma gran parte del material metálico. En la corteza aparece principalmente combinado en minerales: hematita (óxido de hierro(III)), magnetita (óxido mixto), limonita y siderita (carbonato de hierro). Estos minerales son las principales menas explotadas para obtener hierro metálico.

Obtención y procesos industriales

La extracción del hierro a escala industrial se realiza mediante la reducción del mineral en altos hornos. El proceso típico incluye:

  • Carga de mineral (hematita, magnetita), coque (carbón calcinado) y caliza.
  • Reducción del óxido por monóxido de carbono y carbono a altas temperaturas, formando hierro colado o hierro bruto.
  • Refinado del hierro colado para producir acero mediante procesos como el convertidor básico (oxígeno) o el horno de arco eléctrico.

La industria del acero transforma la mayor parte del hierro producido en aleaciones y productos para construcción, automoción, maquinaria, etc. El reciclaje del hierro y del acero es muy eficiente y supone una fracción importante de la producción mundial.

Propiedades magnéticas y alótropos

El hierro presenta ferromagnetismo a temperatura ambiente. Sus principales alótropos son:

  • Ferrita (α): estructura cúbica centrada en el cuerpo, ferromagnética hasta la temperatura de Curie (~770 °C).
  • Austenita (γ): estructura cúbica centrada en las caras, no ferromagnética; aparece a temperaturas más altas y es importante en aceros inoxidables y otras aleaciones.
  • Delta (δ) y otras fases a muy alta temperatura.

La magnetita (Fe3O4) es un óxido magnético natural que puede mostrar magnetismo permanente.

Usos y aplicaciones

El hierro y sus aleaciones son fundamentales en la industria moderna. Usos principales:

  • Construcción: vigas, perfiles, armaduras, puentes.
  • Transporte: chasis de automóviles, carrocerías, vías férreas.
  • Maquinaria y herramientas: motores, engranajes, ejes, tornillería.
  • Acero: la aleación más importante derivada del hierro; existen numerosos grados y tratamientos según la práctica industrial.
  • Química: compuestos como sulfato ferroso para tratamiento de aguas, coagulantes y fertilizantes; óxidos de hierro como pigmentos (ocres, rojos, amarillos).
  • Imanes y electrónica: núcleos magnéticos y componentes magnéticos.

Corrosión y protección

La oxidación (corrosión) del hierro –comúnmente llamada herrumbre– ocurre cuando el hierro reacciona con el oxígeno y la humedad formando óxidos/hidróxidos. La corrosión puede acelerarse por sales y ácidos. Para prevenirla se emplean:

  • Pinturas y recubrimientos que aíslan el metal del ambiente.
  • Galvanizado (recubrimiento de zinc): el zinc actúa como ánodo sacrificial y protege el hierro incluso con roce local.
  • Aleaciones resistentes, como el acero inoxidable (aleaciones con cromo, níquel y otros) que forman una capa de óxido protectora adherente.
  • Protección catódica mediante corrientes externas o ánodos sacrificatorios en estructuras enterradas o sumergidas.

Nota sobre el aluminio: aunque en el texto original se afirma que otros metales "no se oxidan", es importante aclarar que el aluminio sí forma óxido rápidamente, pero ese óxido es muy adherente y protege el metal subyacente, lo que hace que el aluminio no sufra corrosión generalizada como el hierro en muchas condiciones.

Compuestos y química del hierro (resumen)

El hierro experimenta principalmente dos estados de oxidación en compuestos comunes: +2 (ferroso) y +3 (férrico). Sus compuestos muestran amplia química de coordinación y redox:

  • Fe(II) (compuestos ferrosos): suelen ser reducores más débiles, sensibles a la oxidación por el oxígeno y generalmente presentan colores verdosos o azulados.
  • Fe(III) (compuestos férricos): suelen comportarse como oxidantes más fuertes y aparecen en tonalidades marrones o rojas (óxidos, hidróxidos).
  • Compuestos mixtos (Fe2+/Fe3+), como la magnetita, son relevantes en minerales y aplicaciones magnéticas.

Biología, nutrición y toxicidad

El hierro es esencial para la mayoría de los seres vivos. En los humanos y otros animales forma parte de la hemoglobina (transporte de oxígeno en la sangre) y de numerosas enzimas que intervienen en metabolismo y reacciones redox. La deficiencia de hierro causa anemia por falta de hierro, con síntomas como fatiga, debilidad y palidez.

Sin embargo, el exceso de hierro es tóxico: la hemocromatosis genética o la ingestión de grandes cantidades puede producir daño hepático, cardiaco y otros problemas. En el manejo industrial se deben seguir medidas de seguridad para evitar exposición a polvo, humos y compuestos solubles de hierro.

Impacto ambiental y reciclaje

La minería y procesamiento del hierro tienen impactos ambientales (alteración de suelos, emisiones, consumo de energía). El reciclaje de hierro y acero reduce la necesidad de mineral virgen y disminuye la huella energética y emisiones de CO2. Por ello, muchas plantas y políticas promueven la recuperación y reutilización de productos ferrosos.

Seguridad en el manejo

  • Evitar la inhalación de polvos y humos metálicos; utilizar protección respiratoria cuando proceda.
  • Manipular con precaución compuestos corrosivos (p. ej. cloruros férricos, sulfatos ácidos) y seguir fichas de seguridad.
  • Almacenamiento adecuado para prevenir reacciones no deseadas con ácidos, halógenos u oxidantes fuertes.

Lecturas y temas relacionados

Para profundizar se pueden consultar fuentes sobre mineralogía (hematita, magnetita), procesos siderúrgicos (alto horno, convertidor, horno de arco eléctrico), propiedades magnéticas (temperatura de Curie, dominios magnéticos) y la bioquímica del hierro (hemoglobina, metabolismo del hierro).