septiembre 26, 2021
Hierro

Hierro: propiedades, valencias, aplicaciones…

Propiedades físicas del Hierro

Densidad / g dm-3: 7874 (293 K) 7035 (m.p.)

Volumen molar / cm3mol-1: 7.09 (293 K) 7.94 (m.p.)

Resistencia eléctrica / µΩcm: 9.71 (20 °C)

Metales de transición

Número atómico: 26

Configuración electrónica: [Ar] 3d64s2

Masa atómica relativa: 55.845 (2)

Grupo: 8

Electronegatividad: 1.83

Radio atómico / pm: 124.1

Periodo: 4

Estados de oxidación: +2 +3

Energía de ionización

Primera energía de ionización/ kJ mol-1: 762.47

Segunda energía de ionización/ kJ mol-1: 1561.90

Tercera energía de ionización/ kJ mol-1: 2957.49

Propiedades térmicas del Hierro

Calor de fusión / kJ mol-1: 14.9

Conductividad térmica / W m-1K-1: 80.2

Calor de atomización / kJ mol-1: 413.96

Punto de ebullición / °C: 2861

Calor de vaporización / kJ mol-1: 340.2

Punto de fusión / °C: 1538

Datos cristalográficos del Hierro

Grupo espacial: Im3m

Longitudes de la celda unidad/pm: a=286.645

Estructura cristalina: cúbica centrada en el cuerpo 

Abundancia del elemento

Corteza terrestre / ppm: 70700

Atmósfera / ppm: —

Océanos / ppm: 0.01

Isótopos

Isótopos estables: 54Fe, 56 Fe, 57Fe, 58Fe

Masa atómica relativa: 55.845 (2)

Porcentaje por masa (%): 54Fe (5.8), 56Fe (91.7), 57Fe (2.2), 58Fe (0.3)

Potenciales estándar de reducción

Semirreacción Fe3+ + 1e          Fe2+      0.77
Eo / V Fe3+ + 3e         Fe   – 0.04

Historia del Hierro

Hierro

Etimología

La palabra hierro o fierro proviene del latín ferrum, que significa “metal”. De ahí se deriva su símbolo Fe.

La Edad de Hierro

La Edad de los Metales sucedió a la Edad de Piedra. Tres grandes etapas la conformaron: la Edad de Bronce, la Edad de Cobre y la Edad de Hierro. Esta última constituyó el fin de la prehistoria en el primer milenio antes de Cristo.

La Edad de los Metales representó un salto tecnológico. Surgieron invenciones como el arado, el carro, la rueda, los diques y los canales. La amplia utilización de este elemento marcó la etapa de mayor sofisticación.

Origen y su uso

Es el segundo metal más común en la corteza terrestre, después del aluminio. 

Puede hallarse en forma pura en algunos meteoritos. De ahí su utilización temprana en Egipto, América Andina y Yucatán. La primera pieza de hierro, hallada en Egipto, data del cuarto milenio aC.

Generalmente se encuentra en forma de óxidos en minerales rocosos. Esto hace que su extracción sea compleja. Por esta razón, su uso extensivo fue muy posterior. 

Varias naciones contribuyeron al desarrollo de tecnologías para su empleo. Los egipcios utilizaban la forja. En India y China surgió la técnica del hierro colado.  A los griegos llegó la práctica del hierro templado, que luego heredaron los romanos. 

Hubo empresas metalúrgicas prósperas en la cuenca del Mediterráneo en los dos últimos siglos aC. No obstante, la dificultad y el costo del trabajo en las minas eran elevados. Así que las producciones eran limitadas a necesidades básicas de la guerra. 

Los hornos existentes hasta ese momento alcanzaban temperaturas muy bajas. Fue en el siglo XV que en Alemania se crearon los hornos Stückofen. Su potencia permitió por primera vez obtener hierro fundido. De esta manera se ampliaron las posibilidades de su explotación.

Aplicaciones del hierro

Mezclar el hierro con otros elementos ha permitido extender sus usos. La forma más conocida de aleación son los aceros. Se crean a partir de la mezcla de este metal con carbono. Otra de sus combinaciones es el hierro magnético, con abrasivos y colorantes.

Estructuras 

Por su resistencia y durabilidad, el hierro se emplea para fortalecer casi cualquier estructura. Con él se construyen vigas, columnas, tubos, chapas y placas

Lo ves diariamente en postes, escaleras, vallas, chimeneas y calderas

En la carpintería metálica, se emplea para reforzar estructuras de madera.

Muebles, utensilios y partes

El hierro es una opción socorrida en el mobiliario de interiores y exteriores. Lo encuentras en objetos como mesas, asientos y estantes en casas, comercios, hoteles y fábricas.

Innumerables herramientas, moldes y maquinarias son construidos a base de hierro. Los utensilios de acero están presentes en todas las cocinas.

El uso de los tubos galvanizados y los tubos calibrados es también muy diverso.

Seguridad

El hierro, por sus propiedades, es ideal para construir cerraduras, rejas y cercas

Decoración

Las figuras de hierro en las decoraciones aprovechan tanto su dureza como su maleabilidad. Pueden ser parte de algún mueble, o un adorno en sí mismas.

Transporte

Los medios de transporte contemporáneos contienen altos porcentajes de este metal. Lo hallas en automóviles, buses, barcos, aviones y trenes.

Agricultura

En la agricultura posee múltiples aplicaciones. Se emplea en la construcción de invernaderos. Los alambres se utilizan para delimitar las fincas y sembrados. En proporciones adecuadas, contribuye a mejorar las cosechas y aportarles mayores nutrientes.

El hierro y la salud

Beneficios del hierro para la salud humana

El cuerpo humano posee pequeñas proporciones de hierro en la sangre y el hígado.  Es necesario consumir, de forma moderada, alimentos que lo contengan. 

Permite aumentar el rendimiento físico. Contribuye a mejorar el razonamiento, el aprendizaje y la memoria. 

Es uno de los componentes de la hemoglobina. Se encarga de transportar el oxígeno de los pulmones al resto del cuerpo. Desempeña un papel primordial en la elaboración de hormonas y tejidos conectivos.

Peligros del hierro para la salud humana

Las cantidades inadecuadas de este elemento en el organismo pueden causar serias complicaciones.

Falta de hierro en el organismo

Cuando existe un déficit de hierro, la principal consecuencia es la anemia. Esta provoca cansancio, trastornos intestinales, falta de memoria y mayor facilidad para contraer infecciones.

Exceso de hierro en el organismo

Consumir demasiada cantidad de este elemento también es perjudicial. Los daños más comunes son malestar gástrico, estreñimiento y vómitos. Ingerirlo en exceso puede provocar fallos en el funcionamiento de varios órganos.

El hierro y el medio ambiente

Debido a su amplia explotación, este elemento se produce en grandes cantidades. La manera en que este metal se extrae y procesa puede generar daños ambientales. 

Daños al medio ambiente

Las fábricas de hierro y acero producen aguas y gases residuales. Por ejemplo, las emisiones de polvo, azufre, amoniaco, arsénico y sulfuros

Pequeñas partículas de este metal se acumulan en el mar. Estas crean una disolución ácida de hierro que contribuye al efecto invernadero.

Medidas para minimizar los daños del Hierro

El tratamiento efectivo y oportuno de las aguas residuales es fundamental. Previene la degradación de los suelos, el agua y el aire. Otra medida importante es la reutilización y el reciclaje del acero.

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