Hierro

Símbolo Fe (del latín., ferrum , "hierro"), 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 790º C desaparecen las propiedades magnéticas. Tiene un punto de fusión de unos 1535º C, un punto de ebullición de 2750º 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- a (hierro-alfa), hierro- g (hierro-gamma) y hierro- d (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 a hierro- g se produce a unos 910º C, y la transición de hierro- g a hierro- d se produce a unos 1.400º 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 .

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), Fe ₃ O ₄ . 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.

Estado natural

Hierro 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. 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.

Historia del hierro

Antiguos objetos de hierro

Desde la sencillez de los primeros objetos hasta la complejidad de las actuales aeronaves, la evolución del hierro ha transcurrido paralela a los grandes cambios que ha sufrido la humanidad.

Al principio, el hierro se utilizó como elemento de diferenciación social, un mero objeto de lujo al alcance de las altas jerarquías. Pero con el paso del tiempo fue convirtiéndose en un material de gran importancia estratégica.

La utilización del hierro como material bélico, poderoso e imprescindible, hizo posible el incremento cualitativo y cuantitativo de la producción de este metal.

La adopción del hierro como material de construcción supuso una revolución. Más adelante, la industrialización permitió aumentar la producción del acero, siendo el pilar sobre el que se cimentó la entrada a la modernidad.

El mundo actual no se podría concebir sin la presencia del hierro. La industria naval, la ferroviaria, la automovilística o la aeronáutica son los últimos resultados de una evolución iniciada muchos siglos atrás.

Obtención del hierro

La evolución de la metalurgia está relacionada con factores de carácter tecnológico. Para obtener el cobre que, aliado con el estaño, constituye el bronce se necesitan 1.083º C. En cambio, para fundir el hierro hay que llegar hasta los 1.536º C. Esta diferencia de temperatura es una de las causas del porqué el bronce se trabajó antes que el hierro.

El trabajo del hierro se descubrió e impuso de un modo paulatino. Al principio, se utilizaban una serie de procedimientos sencillos que, con el paso del tiempo, acabaron siendo cada vez más complicados.

Básicamente, hay dos técnicas conocidas: el procedimiento directo , usado desde los inicios de la metalurgia del hierro hasta el siglo XIX, y el procedimiento indirecto , conocido ya desde la edad media y consolidado a partir de la industrialización.

El procedimiento directo es la operación de reducción donde el hierro no llega al estado de fusión. El metal que se obtiene es una masa esponjosa de hierro y escorias , que se tiene que separar del metal. La separación de las escorias es un proceso complicado, que requiere un trabajo de forja posterior para conseguirlo.

Entendemos como procedimiento indirecto la operación de reducción donde el hierro llega hasta el estado líquido: una fusión completa donde la ganga (el material sobrante) forma una escoria líquida que se separa fácilmente del metal.

Cuando se consigue el hierro en estado líquido, éste se puede trabajar de diversas maneras: a través de un molde o mediante procesos químicos, termicos o mecánicos

Yacimientos de Hierro en Chile

Se ubican los más importantes en la III región de Atacama en los yacimientos de: Cerro Imán, El Chañar, Los Colorados y en la IV región de Coquimbo: Romeral, Tilama, La Campana, Tambo, Libra).

Y por último en la VI Región del Libertador Bernardo O’Higgins (los Toros, Adolfo y Sepultura)

Octava región, en Mahuilque.