El elemento químico hierro está clasificado como un metal de transición. Se conoce desde la antigüedad. Se desconoce su descubridor y fecha de descubrimiento.
Zona de datos
| Clasificación: | El hierro es un metal de transición |
| Color: | gris plateado |
| Peso atómico: | 55.847 |
| Estado: | sólido |
| Punto de fusión: | 1535,1 oC, 1808.2 K |
| Punto de ebullición: | 2750 oC, 3023 K |
| Electrones: | 26 |
| Protones: | 26 |
| Neutrones en el isótopo más abundante: | 30 |
| Capas de electrones: | 2,8,14,2 |
| Configuración de electrones: | 3d6 4s2 |
| Densidad @ 20oC: | 7.87 g/cm3 |
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| Volumen atómico: | 7,1 cm3/mol |
| Estructura: | bcc: cúbico centrado en el cuerpo |
| Dureza: | 4,0 mohs |
| Capacidad calorífica específica | 0,44 J g-1 K-1 |
| Calor de fusión | 13.80 kJ mol-1 |
| Calor de atomización | 415 kJ mol-1 |
| Calor de vaporización | 349.60 kJ mol-1 |
| Primera energía de ionización | 759,3 kJ mol-1 |
| Segunda energía de ionización | 1561.1 kJ mol-1 |
| 3ª energía de ionización | 2957,3 kJ mol-1 |
| Afinidad de los electrones | 15.7 kJ mol-1 |
| Número de oxidación mínimo | -2 |
| Min. número de oxidación común | 0 |
| Número de oxidación máximo | 6 |
| Número de oxidación común máximo | 3 |
| Electronegatividad (escala de Pauling) | 1,9 |
| Volumen de polarizabilidad | 8.4 Å3 |
| Reacción con aire | suave, ⇒ Fe3O4 |
| Reacción con 15 M HNO3 | pasivado |
| Reacción con 6 M HCl | vigoroso, ⇒ H2, FeCl2 |
| Reacción con 6 M NaOH | – |
| Óxido(s) | FeO, Fe2O3 (hematita), Fe3O4 (magnetita) |
| Hidruro(s) | ninguno |
| Cloruro(s) | FeCl2, FeCl3 |
| Radio atómico | 140 pm |
| Radio iónico (ion 1+) | – |
| Radio iónico (ion 2+) | 77 pm |
| Radio iónico (ion 3+) | 63 pm |
| Radio iónico (1- ion) | – |
| Radio iónico (2- ion) | – |
| Radio iónico (3- ion) | – |
| Conductividad térmica | 80.4 W m-1 K-1 |
| Conductividad eléctrica | 11,2 x 106 S m-1 |
| Punto de congelación/fusión: | 1535.1 oC, 1808,2 K |
Células sanguíneas rojas – el color proviene del hierro de la hemoglobina. Las células están ampliadas x10.000. Si se aumentaran x10.000, se podrían poner los pies en Seattle y tocar Perth, Australia, con las manos. El hierro de la hemoglobina transporta el oxígeno por nuestro cuerpo. Imagen de referencia. (10)
Ampliación de un meteorito de hierro: Los meteoritos como éste fueron probablemente la primera fuente de hierro de nuestros antepasados. Se trata de un fragmento del meteorito Sikhote-Alin – aproximadamente 93% de hierro, 6% de níquel y 1% de otros elementos. La superficie del meteorito se ha fundido en forma de huella durante su vuelo a través de la atmósfera de nuestro planeta. Foto de Carl Allen, NASA JSC Photo S94-43472.
Chatarra de hierro y acero para reciclar. Cómo han cambiado los tiempos; antes el hierro valía ocho veces más que el oro.
Descubrimiento del hierro
El hierro se conoce desde la antigüedad.
Es probable que el primer hierro utilizado por los humanos proceda de meteoritos.
La mayoría de los objetos que caen a la tierra desde el espacio son pétreos, pero una pequeña proporción, como el de la foto, son «meteoritos de hierro» con un contenido de hierro superior al 90 por ciento.
El hierro se corroe fácilmente, por lo que los artefactos de hierro de la antigüedad son mucho más raros que los objetos de plata u oro. Esto hace que sea más difícil rastrear la historia del hierro que la de los metales menos reactivos.
Se han encontrado artefactos fabricados con hierro de meteoritos que datan de aproximadamente el año 5000 a.C. (por lo que tienen unos 7000 años de antigüedad) – por ejemplo, cuentas de hierro en tumbas de Egipto. (1)
En Mesopotamia (Irak) hay pruebas de que la gente fundía hierro alrededor del 5000 a.C.
Se han encontrado artefactos hechos de hierro fundido que datan de alrededor del 3000 a.C. en Egipto y Mesopotamia. (1), (2), (3)
En aquellos tiempos, el hierro era un metal ceremonial; era demasiado caro para ser utilizado en la vida cotidiana. Los escritos asirios nos dicen que el hierro era ocho veces más valioso que el oro. (1)
La edad del hierro comenzó alrededor del 1300-1200 a.C., cuando el hierro se abarató lo suficiente como para sustituir al bronce.
La adición de carbono al hierro para hacer acero fue probablemente accidental al principio – una unión de hierro fundido y carbón de leña del fuego de fundición. Esto ocurrió probablemente alrededor del año 1000 a.C. (4)
Hasta que esto ocurriera, había pocas razones tecnológicas para que la edad de bronce diera paso a la edad de hierro; las técnicas de mejora del hierro mediante la adición de carbono (para hacer acero) y el trabajo en frío fueron necesarias antes de que el hierro fuera totalmente preferido al bronce. (5)
El hierro se utilizaba comúnmente en la época romana. En el siglo I, Plinio el Viejo dijo: «Con la ayuda del hierro construimos casas, hendimos rocas y realizamos tantos otros oficios útiles en la vida.» (6)
El origen del símbolo químico Fe proviene de la palabra latina ‘ferrum’ que significa hierro. La propia palabra hierro proviene de ‘iren’ en anglosajón.
Hechos interesantes sobre el hierro
- Se cree que un tercio de la masa de la Tierra es hierro, la mayor parte del cual se encuentra en las profundidades del planeta, en el núcleo.
- La Tierra tiene suficiente hierro para crear tres nuevos planetas, cada uno con la misma masa que Marte.
- Se cree que la circulación de hierro líquido en las profundidades de la Tierra crea las corrientes eléctricas que crean el campo magnético de nuestro planeta.
- El hierro es esencial para el desarrollo del cerebro humano. La deficiencia de hierro en los niños provoca, entre otros problemas, una capacidad de aprendizaje disminuida. (7)
- En la antigüedad, la gente no sabía lo abundante que era el hierro en la Tierra. Su única fuente de hierro metálico eran los meteoritos. Por los escritos asirios sabemos que el hierro era ocho veces más valioso que el oro. Además de su rareza, es posible que el hierro fuera muy deseado porque, al venir del cielo, se consideraba un regalo de los dioses: los antiguos egipcios lo llamaban «ba-ne-pe», que significa «metal del cielo». La conexión con el cielo se ve reforzada por los Textos de las Pirámides, que se traducen, por ejemplo, en: ‘mis huesos son de hierro y mis miembros son las estrellas imperecederas’. (8) (9)
- El hierro fue el primer metal magnético descubierto. Los navegantes de la antigüedad utilizaban las piedras calizas porque podían usarse como brújulas, apuntando al polo norte magnético; esto fue descrito por el antiguo filósofo griego Tales de Mileto en el año 600 a.C. Las piedras de laberinto se fabricaban con magnetita, que es un óxido de hierro natural. La fórmula de la magnetita es FeO.Fe2O3.
- Algunos animales tienen un sexto sentido – el sentido magnético. Se ha encontrado magnetita en una gran variedad de animales, como las abejas melíferas, las palomas mensajeras y los delfines. Estos animales son sensibles al campo magnético de la Tierra, lo que ayuda a su capacidad de navegación.
- El meteorito Hoba, en Namibia, es la pieza de hierro más grande del mundo que se encuentra en la naturaleza, con un peso de más de 60 toneladas. Está compuesto por un 82-83% de hierro, un 16-17% de níquel, alrededor de un 1% de cobalto y trazas muy pequeñas de otros elementos. El meteorito Hoba es el mayor meteorito jamás encontrado.
- El hierro es ferromagnético. El ferromagnetismo es el tipo de magnetismo más fuerte. Otros metales ferromagnéticos comunes son el níquel y el cobalto.
- Se pueden fabricar imanes muy potentes utilizando hierro, níquel o cobalto en asociación con metales de tierras raras. Los imanes NIB (Neodimio – Hierro – Boro) se inventaron a principios de la década de 1980. Son una aleación en las proporciones Nd2Fe14B. Se utilizan en ordenadores, teléfonos móviles, equipos médicos, juguetes, motores, turbinas eólicas y sistemas de audio.
Aspecto y características
Efectos nocivos:
Se considera que el hierro no es tóxico.
Características:
El hierro es un metal dúctil, gris, relativamente blando y es un conductor moderadamente bueno del calor y la electricidad.
Es atraído por los imanes y puede ser fácilmente magnetizado.
El metal puro es químicamente muy reactivo y se oxida fácilmente en el aire húmedo, formando óxidos de color rojo-marrón.
Hay tres formas alotrópicas del hierro, conocidas como alfa, gamma y delta.
El hierro alfa, también conocido como ferrita, es la forma estable del hierro a temperaturas normales.
Usos del hierro
El hierro es el más barato e importante de todos los metales -importante en el sentido de que el hierro es abrumadoramente el metal más utilizado, representando el 95 por ciento de la producción mundial de metales.
El hierro se utiliza para fabricar acero y otras aleaciones importantes en la construcción y la fabricación.
El hierro también es vital en el funcionamiento de los organismos vivos, transportando el oxígeno en la sangre a través de la molécula de hemoglobina.
Abundancia e isótopos
Abundancia corteza terrestre: 5,6 % en peso, 2,1 % en moles
Abundancia sistema solar: 1000 partes por millón en peso, 30 partes por millón en moles
Costo, puro: 7,2 dólares por 100g
Costo, a granel: 0,02 dólares por 100g
Fuente: El hierro no se encuentra libre en la naturaleza, sino en minerales de hierro como la hematita (Fe2O3), la magnetita (Fe3O4) y la taconita. Comercialmente, el hierro se produce en un horno a temperaturas de unos 2000 oC mediante la reducción de la hematita o la magnetita con carbono.
Isótopos: El hierro tiene 24 isótopos cuya vida media se conoce, con números de masa del 46 al 69. El hierro natural es una mezcla de cuatro isótopos y se encuentran en los porcentajes indicados: 54Fe (5,8%), 56Fe (91,8%), 57Fe (2,1%) y 58Fe (0,3%).
- Henry Maryon, Early Near Eastern Steel Swords., 65, 1961, American Journal of Archaeology p1.
- Michael D. Fenton, Mineral Commodity Profiles – Iron and Steel., 2005, U.S. Geological Survey.
- R. J. Forbes, Studies in Ancient Technology, IX, 1965, p247.
- Michael Woods, Mary B. Woods, Ancient Machines: From Wedges to Waterwheels., 2000, p30, Runestone Press.
- Vincent C. Pigott, The Archaeometallurgy of the Asian Old World, 1999, p28, UPenn Museum of Archaeology.
- Mary Elvira Weeks, Discovery of the Elements., 2003, p5, Kessinger Publishing.
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17101454.
- John G. Burke, Cosmic Debris: Meteoritos en la Historia, 1986, p229, University of California Press.
- Robert G. Bauval, Investigación sobre los orígenes de la piedra benben. 14, 1989, Discusiones en egiptología.
- Imagen: CDC
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