El Hierro y su importancia

Química. Propiedades. Estado natural. Aplicaciones. Producción. Compuestos

  • Enviado por: Nico Soulfly
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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INTRODUCCION

El hierro tiene una enorme importancia en la vida moderna.¿Cómo se podrian construir los aeroplanos todos los medios modernos de transportes y los innumerables dispositivos mecanicos en que se utiliza el hierro para su costruccion , sin mencionar los tornillos y pernos y centenares de otras piezas corrientes en el uso diario. Es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de transición del sistema periódico.

El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas; el objeto más antiguo, aún existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000 a.C. El término arqueológico edad del hierro se aplica sólo al periodo en el que se extiende la utilización y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenzó en Europa central hasta la mitad del siglo XIV d.C.

Propiedades

El hierro puro tiene una dureza que oscila entre 4 y 5. Es blando, maleable y dúctil. Se magnetiza fácilmente a temperatura ordinaria; es difícil magnetizarlo en caliente, y a unos 790 °C desaparecen las propiedades magnéticas. Tiene un punto de fusión de unos 1535 °C, un punto de ebullición de 2750 °C y una densidad relativa de 7,86. Su masa atómica es 55,847.

El metal existe en tres formas alotrópicas distintas: hierro ordinario o hierro- (hierro-alfa), hierro-  (hierro-gamma) y hierro- (hierro-delta). La disposición interna de los átomos en la red del cristal varía en la transición de una forma a otra. La transición de hierro- a hierro- se produce a unos 910 °C, y la transición de hierro- a hierro- se produce a unos 1.400 °C. Las distintas propiedades físicas de las formas alotrópicas y la diferencia en la cantidad de carbono admitida por cada una de las formas desempeñan un papel importante en la formación, dureza y temple del acero.

Estado natural

El hierro sólo existe en estado libre en unas pocas localidades, en concreto al oeste de Groenlandia. También se encuentra en los meteoritos, normalmente aleado con níquel. En forma de compuestos químicos, está distribuido por todo el mundo, y ocupa el cuarto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre; después del aluminio, es el más abundante de todos los metales. Los principales minerales de hierro son las hematites. Otros minerales importantes son la goetita, la magnetita, la siderita y el hierro del pantano (limonita). La pirita, que es un sulfuro de hierro, no se procesa como mineral de hierro porque el azufre es muy difícil de eliminar. Para más detalles sobre el procesado de los minerales de hierro. También existen pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales y en las plantas; además, es un componente de la sangre.

Aplicaciones y producción

El hierro puro, preparado por la electrólisis de una disolución de sulfato de hierro II, tiene un uso limitado. El hierro comercial contiene invariablemente pequeñas cantidades de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades físicas, pero éstas pueden mejorarse considerablemente añadiendo más carbono y otros elementos de aleación.

La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro forjado, el hierro fundido y el acero. Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener láminas metálicas galvanizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la cantidad de hemoglobina o el número de glóbulos rojos en la sangre.

A principios de la década de 1990, la producción anual de hierro se aproximaba a 920 millones de toneladas métricas.

El hierro es un material estructural fundamental para la construcción de buques , equipos ferroviarios , puentes, automóviles, etc.las planchas de hierro se recubren con otros materiales. Cuando esta recubierto con zinc se le llama hierro galvanizado; cuando la capa protectora es de estaño se tiene la hojalata. En la fabricación de envases de hojalata las hojas de hierro laminado o chapa se decapan en un baño ácido y se les hace pasar atrevas de un estaño fundido, o se les somete a un proceso electrolito. Este ultimo da un revestimiento de estaño mas delgado pero es igualmente eficaz a causa que no tiene grietas ni interrupciones. Si el revestimiento de estaño es imperfecto, la corrosión es rápida a causa de que el estaño esta en un lugar inferior al de el hierro en la serie electromotriz y se forma aun célula local de concentración

Compuestos

El hierro forma compuestos en los que tiene valencia +2 (antiguamente compuestos ferrosos) y compuestos en los que tiene valencia +3 (antiguamente compuestos férricos). Los compuestos de hierro (II) se oxidan fácilmente a compuestos de hierro (III). El compuesto más importante de hierro (II) es el sulfato de hierro (II), FeSO4, denominado caparrosa verde; normalmente existe en forma de cristales verde pálido que contienen siete moléculas de agua de hidratación. Se obtiene en grandes cantidades como subproducto al limpiar el hierro con baño químico, y se utiliza como mordiente en el tinte, para obtener tónicos medicinales y para fabricar tinta y pigmentos.

El óxido de hierro (III), un polvo rojo amorfo, se obtiene tratando sales de hierro (III) con una base, y también oxidando pirita. Se utiliza como pigmento, y se denomina rojo de hierro o rojo veneciano. También se usa como abrasivo para pulir y como medio magnetizable de cintas y discos magnéticos. El cloruro de hierro (III), que se obtiene en forma de cristales brillantes de color verde oscuro al calentar hierro con cloro, se utiliza en medicina y como una disolución alcohólica llamada tintura de hierro.

Los iones de hierro (II) y hierro (III) se combinan con los cianuros para formar compuestos complejos. El hexacianoferrato (II) de hierro (III) o ferrocianuro férrico, Fe4[Fe(CN)6]3, es un sólido amorfo azul oscuro formado por la reacción de hexacianoferrato (II) de potasio con una sal de hierro (III) y se conoce como azul de Prusia. Se usa como pigmento en pintura y como añil en el lavado de ropa para corregir el tinte amarillento dejado por las sales de hierro (II) en el agua. El hexacianoferrato (III) de potasio ,K3Fe(CN)6, llamado prusiato rojo, se obtiene del hexacianoferrato (III) de hierro (II) (Fe3[Fe(CN)6]2. A éste se le llama también azul de Turnbull y se usa para procesar el papel de calco. El hierro experimenta también ciertas reacciones fisicoquímicas con el carbono, que son esenciales para fabricar el acero.

Propiedades Quimicas

Químicamente el hierro es un metal activo. Se combina con los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo y astato y con el azufre, fósforo, carbono y silicio. Desplaza al hidrógeno de la mayoría de los ácidos débiles. Arde con oxígeno formando tetróxido triférrico (óxido ferrosoférrico), Fe3O4. Expuesto al aire húmedo, se corroe formando óxido de hierro hidratado, una sustancia pardo-rojiza, escamosa, conocida comúnmente como orín. La formación de orín es un fenómeno electroquímico en el cual las impurezas presentes en el hierro interactúan eléctricamente con el hierro metal. Se establece una pequeña corriente en la que el agua de la atmósfera proporciona una disolución electrolítica. El agua y los electrólitos solubles aceleran la reacción. En este proceso, el hierro metálico se descompone y reacciona con el oxígeno del aire para formar el orín. La reacción es más rápida en aquellos lugares donde se acumula el orín, y la superficie del metal acaba agujereándose.

Al sumergir hierro en ácido nítrico concentrado, se forma una capa de óxido que lo hace pasivo, es decir, no reactivo químicamente con ácidos u otras sustancias. La capa de óxido protectora se rompe fácilmente golpeando o sacudiendo el metal, que vuelve a convertirse en activo.

Es un metal más bien inestable ya que se oxida rapidamente en compuestos ferricos. Las piritas estan constituidas por un disulfurode hierro que existe en la naturaleza de color amarillo brillante. Se puede utilizar para preparar sulfato terroso, llamado vulgarmente vitreolo verde o ceniza de cobre

2FeS2 + 702 + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4

disulfuro de sulfato ferroso

hierro

Parte del sulfuro de hierro se transforma en sulfato ferroso y parte se oxida transformándose en ácido sulfúrico. Tambien las limaduras de hierro se disuelven en ácido sulfúrico formando el sulfato.

Fe + H2 SO4 FeSO4 + H2

El sulfato ferroso se oxida fácilmente y se utiliza en la pureficación del agua, convertiéndose en hidróxido férrico, como mencionaremos después. Entre los usos del sulfato ferroso se pueden citar los de mordientes en los tintes, materia prima para la manufactura de otros compuestos de hierro y la fabricación de tintas. La sal es introducida con ácido tánico en la tinta para formar tanato ferroso, compuesto incoloro, estable en solución ácida. Al aplicarla sobre el papel la alcalinidad de éste (particularmente si el aprestro esta cargado con carbonato de de calcio) acompañado por la exposición al aire, transforma el tanato ferroso en tanato férrico, que es negro. En la tinta azul negra, se añade un tinte azul soluble en el agua para dar a la tinta un color previo antes de que se forme el compuesto de hierro coloreado. Este se transforma en óxido férrico al envejecer. Por tanto para quitar manchas de tinta de esta clase habrá que eliminar previamente el compuesto férrico presente, para lo cual se utiliza comunmente un agente reductor, tal que una solución de ácido oxálico que al reaccionar forma un compuesto ferroso incoloro que, por ser soluble, puede ser eliminado fácilmente.

Se pueden cambiar directamente limaduras de hierro con yodo para formar yoduro ferroso, FeI2

Fe + I2 FeI2

Se utiliza esta sal para la formación de otros yoduros metálicos y en farmacia.

El fosfato ferroso, Fe3 (PO4)2, existe en la naturaleza y puede ser producido por la reacciión del sulfato ferroso con sulfato trisódico.

3FeSO4 + 2Na3PO4 3Na2SO4 + Fe3(PO4)2

TABLA DE PROPIEDADES FÍSICAS

SIMBOLO

Fe

Número Atómico

26

Peso Atómico

55.847

Estructura Electrónica

[Ar] 3d64s2

Estado Oxidación

2,3

Electronegatividad

1,8

Volumen Atómico

7,1

Radio Atómico

1,26

Radio Iónico

0,76 [2+] 0,64[3+]

Radio Covalente

1,17

Calor Específico

0,11

Potencial de Ionización

7,90

Temperatura de Fusión

1.536

Temperatura Ebullición

2.740

Densidad

7,87gr/mol