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Para otros usos de este término, véase .
Metálico brillante con un tono grisáceo
Información general
Hierro, Fe, 26
55,845 
2, 8, 14, 2 ()
Propiedades atómicas
Radio medio
155.8  ()
Sin datos 
762,5 
2.? Energía de ionización
3.? Energía de ionización
4.? Energía de ionización
Propiedades físicas
349,6 
13,8 
204 K (-69 °C)
Cúbica centrada en el cuerpo
440 /(·)
9,93·106 /
80,2 
Resistencia máxima
540 MPa
200 GPa
73 GPa
; a 293,15  (20 )
Isótopos más estables
Artículo principal:
5,845 %
91,72 %
2,119 %
0,282 %
Sintético
Sintético
1,5·106 a
Valores en el
y , salvo que se indique lo contrario.
Estructura de un puente en hierro.
El hierro o fierro
26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la . Su símbolo es Fe (del
f?rrum) y tiene una
de 55,6 .
es el cuarto elemento más abundante en la , representando un 5 % y, entre los , solo el
es má y es el primero más abundante en masa planetaria, debido a que el planeta en su núcleo, se concentra la mayor masa de hierro nativo equivalente a un 70 %. El núcleo de la
está formado principalmente por hierro y
en forma metálica, generando al moverse un . Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de . En , es un metal muy especial, pues es el metal más pesado que puede producir la
en el nú los elementos más pesados que el hierro solo pueden crearse en .
Hierro puro
Es un metal maleable, de color gris plateado y p es
a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.
Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con
y luego es sometido a un proceso de
para eliminar las impurezas presentes.
Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por
(energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).
Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión. A presión atmosférica:
Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc).
Hierro-γ: 911 °C - ;°C; presenta una red cúbica centrada en las caras (fcc).
Hierro-δ: ;°C - ;°C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo.
Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp).
Hierro-?: se estabiliza a muy bajas presiones, presenta una estructura octagonal muy compacta
El hierro es el metal duro más usado, con el 95 % en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5 %) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos , utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es
si contiene menos de un 2,1 % si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de .
El acero es indispensable debido a su bajo precio y tenacidad, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.
Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a cabo.
Artículo principal:
son aleaciones férreas con un contenido máximo de
del 2 %, el cual puede estar como aleante de inserción en la
y formando
de hierro. Algunas
no son . ?ste puede tener otros aleantes e .
Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en los siguientes tipos:
Acero bajo en carbono: menos del 0,25 % de C en peso. Son blandos pero dúctiles. Se utilizan en , , , etcétera. También existen los aceros de alta resistencia y baja aleación, que contienen otros elementos aleados hasta un 10 % tienen una mayor
y pueden ser trabajados fácilmente.
Acero medio en carbono: entre 0,25 % y 0,6 % de C en peso. Para mejorar sus propiedades son tratados térmicamente. Son más resistentes que los aceros bajos en carbono, se emplean en piezas de ingeniería que requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste.
Acero alto en carbono: entre 0,60 % y 1,4 % de C en peso. Son aún más resistentes, pero también menos dúctiles. Se a?aden otros elementos para que formen carburos, por ejemplo, con
se forma el carburo de wolframio, WC; estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean principalmente en .
Aceros aleados: Con los aceros no aleados, o al carbono, es imposible satisfacer las demandas de la industria actual. Para conseguir determinadas características de , resistencia al desgaste, dureza y resistencia a determinadas temperaturas deberemos recurrir a estos. Mediante la acción de uno o varios elementos de aleación en porcentajes adecuados se introducen modificaciones químicas y estructurales que afectan a la templabilidad, características mecánicas, resistencia a
y otras propiedades.
La clasificación más técnica y correcta para los aceros al carbono (sin alear) según su contenido en carbono:
Los aceros hipoeutectoides, cuyo contenido en carbono oscila entre 0.02 % y 0,8 %.
Los aceros
cuyo contenido en carbono es de 0,8 %.
Los aceros hipereutectoides con contenidos en carbono de 0,8 % a 2 %.
: uno de los inconvenientes del hierro es que se oxida con facilidad. A?adiendo un 12 % de
se considera , debido a que este aleante crea una capa de óxido de cromo superficial que protege al acero de la
o formación de óxidos de hierro. También puede tener otro tipo de aleantes como el
para impedir la formación de carburos de cromo, los cuales aportan
y potencian la oxidación intergranular.
El uso más extenso del hierro es para la obtención de
también se producen grandes cantidades de
y de . Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes,
(tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y
(colcótar).
El hierro es obtenido en el
mediante la conversión de los
en , a travé se separan con , los componentes indeseables como , , y .
Los gases de los altos hornos son fuentes importantes de partículas y contienen . La
del alto horno es formada al reaccionar la piedra caliza con los otros componentes y los
que contienen los minerales.
Se enfría la escoria en agua, y esto puede producir monóxido de carbono y . Los desechos líquidos de la producción de hierro se originan en el lavado de gases de escape y enfriamiento de la escoria. A menudo, estas aguas servidas poseen altas concentraciones de
y pueden contener una amplia gama de
( y ), , compuestos de
Cuando el contenido en carbono es superior a un 1.73 % en peso, la aleación se denomina . Este carbono puede encontrarse disuelto, formando cementita o en forma libre. Son muy duras y frágiles. Hay distintos tipos de fundiciones:
Maleable americana
Maleable europea
Esferoidal o dúctil
Vermicular
Sus características varí según el tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en , , , etc.
Por otra parte, los
tienen variadas aplicaciones: en pinturas, obtención de hierro, la
(Fe3O4) y el
(Fe2O3) en aplicaciones magnéticas, etc. El hidróxido de hierro (III) (Fe(OH)3) se utiliza en radioquímica para concentrar los actínidos mediante co-precipitación.
Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios.
En el segundo y tercer milenio antes de Cristo, van apareciendo cada vez más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de meteoritos por la ausencia de níquel) en ,
y . Sin embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal muy caro, más que el oro. Algunas fuentes sugieren que tal vez se obtuviera como subproducto de la obtención de .
Entre ;a. C. y ;a. C. va aumentando su uso en , pero no sustituye al predominante uso del .
Entre los siglos XII a. C. y X a. C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la falta de , antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se le denomina , sustituyendo a la . En
comenzó a emplearse en torno al a?o ;a. C. y no llegó a
occidental hasta el siglo VII a. C. La sustitución del bronce por el hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral, luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo.
En Europa Central, surgió en el siglo IX a. C. la
(sustituyendo a la , que se denomina <>, pues coincide con la introducción de este metal).
Hacia el 450&#160;a.&#160;C. se desarrolló la , también denominada <>. El hierro se usa en herramientas, armas y joyería, aunque siguen encontrándose objetos de bronce.
Junto con esta transición del bronce al hierro se descubrió el proceso de <>, consistente en a?adir
al hierro. El hierro se obtenía como una mezcla de hierro y escoria, con algo de carbono o carburos, y era , quitando la escoria y oxidando el carbono, creando así el producto ya con una forma. Este
tenía un contenido en carbono muy bajo y no se podía endurecer fácilmente al enfriarlo en agua. Se observó que se podía obtener un producto mucho más duro calentando la pieza de hierro forjado en un lecho de , para entonces sumergirlo en agua o aceite. El producto resultante, que tenía una superficie de acero, era más duro y menos frágil que el bronce, al que comenzó a reemplazar.
el primer hierro que se utilizó también procedía de meteoritos, habiéndose encontrado objetos de hierro forjado en el noroeste, cerca de Xinjiang, del siglo VIII&#160;a.&#160;C. El procedimiento era el mismo que el utilizado en Oriente Medio y Europa. En los últimos a?os de la
(550&#160;a.&#160;C.) se consigue obtener hierro colado (producto de la fusión del ). El mineral encontrado allí presenta un alto contenido en fósforo, con lo que funde a temperaturas menores que en Europa y otros sitios. Sin embargo durante bastante tiempo, hasta la
(hacia 221&#160;a.&#160;C.), no tuvo una gran repercusión.
El hierro colado tardó más en Europa, pues no se conseguía la temperatura suficiente. Algunas de las primeras muestras de hierro colado se han encontrado en , en Lapphyttan y Vinarhyttan, del 1150 a 1350.
En la , y hasta finales del siglo XIX, muchos países europeos empleaban como método siderúrgico la . Se obtenía hierro y acero bajo en carbono empleando carbón vegetal y el mineral de hierro. Este sistema estaba ya implantado en el siglo XV, y se conseguían alcanzar hasta unos ;°C. Este procedimiento fue sustituido por el empleado en los altos hornos.
En un principio se usaba carbón vegetal para la obtención de hierro como fuente de calor y como agente reductor. En el siglo XVIII, en , comenzó a escasear y hacerse más caro el carbón vegetal, y esto hizo que comenzara a utilizarse , un combustible fósil, como alternativa. Fue utilizado por primera vez por Abraham Darby, a principios del siglo XVIII, que construyó en Coalbrookdale un <>. Asimismo, el coque se empleó como fuente de energía en la . En este periodo la demanda de hierro fue cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en .
fue evolucionando a lo largo de los a?os. , en 1784, aplicó nuevas técnicas que mejoraron la producción. En 1826 el alemán
construye un alto horno sin mampostería para humos.
Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear ampliamente el hierro como
(en , , etc). Entre 1776 a 1779 se construye el primer puente de fundición de hierro, construido por John Wilkinson y Abraham Darby. En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios, por Mathew Boulton y James Watt, a principios del siglo XIX. También son conocidas otras obras de ese siglo, por ejemplo el
construido para la
de 1851 en Londres, del arquitecto Joseph Paxton, que tiene un armazón de hierro, o la , en París, construida en 1889 para la Exposición Universal, en donde se utilizaron miles de toneladas de hierro..
El hierro es el metal de transición más abundante en la corteza terrestre, y cuarto de todos los elementos. También existe en el , habiéndose encontrado
que lo contienen. Es el principal metal que compone el núcleo de la Tierra hasta con un 70&#160;%. Se encuentra formando parte de numerosos minerales, entre los que destacan la
(Fe2O3), la
(Fe3O4), la
(FeO (OH)), la
(FeCO3), la
(FeS2), la
(FeTiO3), etcétera.
Se puede obtener hierro a partir de los
con más o menos impurezas. Muchos de los minerales de hierro son óxidos, y los que no, se pueden oxidar para obtener los correspondientes óxidos.
La reducción de los óxidos para obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado comúnmente . En él se a?aden los minerales de hierro en presencia de
y , CaCO3, que actúa como escorificante.
Los gases sufren una el carbono puede reaccionar con el oxígeno para formar dióxido de carbono:
C + O2 → CO2
A su vez el dióxido de carbono puede reducirse para dar monóxido de carbono:
CO2 + C → 2CO
Aunque también se puede dar el proceso contrario al oxidarse el monóxido con oxígeno para volver a dar dióxido de carbono:
2CO + O2 → 2CO2
El proceso de oxidación de coque con oxígeno libera energía y se utiliza para calentar (llegándose hasta unos ;°C en la parte inferior del horno).
En primer lugar los óxidos de hierro pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monóxido de carbono, CO; por ejemplo:
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Después, conforme se baja en el horno y la temperatura aumenta, reaccionan con el coque ( en su mayor parte), reduciéndose los óxidos. Por ejemplo:
Fe3O4 + C → 3FeO + CO
El carbonato de calcio () se descompone:
CaCO3 → CaO + CO2
Y el dióxido de carbono es reducido con el coque a monóxido de carbono como se ha visto antes.
Más abajo se producen procesos de carburación:
3Fe + 2CO → Fe3C + CO2
Finalmente se produce la combustión y desulfuración (eliminación de ) mediante la entrada de aire. Y por último se separan dos fracciones: la
y el : hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria.
El arrabio suele contener bastantes impurezas no deseables, y es necesario someterlo a un proceso de afino en hornos llamados convertidores.
En 2000 los cinco mayores productores de hierro eran , , ,
e , con el 70&#160;% de la producción mundial. Actualmente el mayor yacimiento de Hierro del mundo se encuentra en la región de "El Mutún", en el , ; dicho yacimiento cuenta con entre 40&#160;000 y 42&#160;000 millones de toneladas aprox. (40&#160;% de la reserva mundial) para explotar.[]
Datos disponibles para la extracción viable (2015):
Millones de toneladas
53&#160;000
31&#160;000
25&#160;000
23&#160;000
18&#160;000
Véase también:
más comunes son +2 y +3. Los
más conocidos son el
(FeO), el , Fe2O3, y el
Fe3O4. Forma asimismo numerosas sales y complejos en estos estados de oxidación. El , usado en pinturas, se ha denominado azul de Prusia o azul de Turnbull; se pensaba que eran sustancias diferentes.
Se conocen compuestos en el estado de oxidación +4, +5 y +6, pero son poco comunes, y en el caso del +5, no está bien caracterizado. El ferrato de potasio (K2FeO4), en el que el hierro está en estado de oxidación +6, se emplea como oxidante. El estado de oxidación +4 se encuentra en unos pocos compuestos y también en algunos procesos enzimáticos.
Varios compuestos de hierro exhiben estados de oxidación extra?os, como el tetracarbonilferrato disódico., Na2[Fe(CO)4], que atendiendo a su fórmula empírica el hierro posee estado de oxidación -2 (el monóxido de carbono que aparece como ligando no posee carga), que surge de la reacción del pentacarbonilhierro con sodio.
El Fe3C se conoce como , que contiene un 6,67&#160;% en carbono, al hierro α se le conoce como , y a la mezcla de ferrita y cementita,
dependiendo del contenido en carbono. La
es una solución sólida intersticial de carbono en hierro γ (Gamma).
Artículo principal:
Aunque solo existe en peque?as cantidades en los seres vivos, el hierro ha asumido un papel vital en el crecimiento y en la supervivencia de los mismos y es necesario no solo para lograr una adecuada oxigenación tisular sino también para el
de la mayor parte de las .
En la actualidad con un incremento en el
atmosférico el hierro se encuentra en el medio ambiente casi exclusivamente en forma oxidada (ó ferrica Fe3+) y en esta forma es poco utilizable.
En los adultos sanos el hierro corporal total es de unos 2 a 4 gramos (2,5 gramos en 71&#160;kg de peso en la mujer ó 35&#160;mg/kg) (a 4 gramos en 80&#160;kg o 50&#160;mg/kg en los varones). Se encuentra distribuido en dos formas:
70&#160;% como hierro funcional (2,8 de 4 gramos):
(65&#160;%).
Tisular: mioglobinas (4&#160;%).
dependientes del hierro (hem y no hem): 1&#160;%
Estas son enzimas esenciales para la función de las
y que controlan la oxidación intracelular (citocromos, oxidasas del citrocromo, catalasas, peroxidasas).
(0,1&#160;%), la cual se encuentra normalmente saturada en 1/3 con hierro.
La mayor atención con relación a este tipo de hierro se ha enfocado hacia el eritrón, ya que su estatus de hierro puede ser fácilmente medible y constituye la principal fracción del hierro corporal.
30&#160;% como hierro de depósito (1 g):
(2/3): Principal forma de depósito del hierro en los tejidos.
: Transporta el oxígeno a las células.
: Transporta el hierro a través del plasma.
Estudios recientes de disponibilidad del hierro de los alimentos han demostrado que el hierro del hem es bien absorbido, pero el hierro no hem se absorbe en general muy pobremente y este último, es el hierro que predomina en la dieta de gran cantidad de gente en el mundo.[]
Hem: Como hemoglobina y mioglobina, presente principalmente en la carne y derivados.
La absorción del hierro hem no es afectada por ningú ni dietético, ni de secreción gastrointestinal. Se absorbe tal cual dentro del anillo porfirínico. El hierro es liberado dentro de las células de la mucosa por la HEM oxigenasa, enzima que abunda en las células intestinales del duodeno.
Las absorción del hierro " no hem", por el contrario se encuentra afectada por una gran cantidad de factores dietéticos y de secreción gastrointestinal que se analizarán posteriormente.
El hierro procedente de la dieta, especialmente el "no hem", es hierro férrico y debe ser convertido en hierro ferroso a nivel gástrico antes que ocurra su absorción en esta forma (hierro ferroso) a nivel duodenal principalmente.
Otros factores, independientes de la dieta que pueden influir en la absorción del hierro son:
El tama?o del depósito de hierro que indica el estado de reserva de hierro de un individuo. Este es el principal mecanismo de control. Se encuentra influenciado por los depósitos de hierro y por lo tanto, por las necesidades corporales. Así, reservas aumentadas de hierro disminuyen su absorción. En este punto el factor más importante que influye en la absorción del hierro es el contenido de hierro en las células de la mucosa intestinal (ferritina local). Es el llamado “Bloqueo mucoso de Granick”.
en la médula ósea: que es un estado dinámico de consumo o no de hierro corporal. Así, decae la absorción del hierro cuando disminuye la eritropoyesis.
La absorción del hierro en forma ferrosa tiene lugar en el
superior, y requiere de un mecanismo activo que necesita energía. El hierro se une a
de superficie (o receptores específicos de la mucosa intestinal para el hierro), situadas en el borde en cepillo de las células intestinales. Luego se dirige al retículo endoplasmático rugoso y a los ribosomas libres (donde forma ferritina) y posteriormente a los vasos de la lámina propia.
Como puede deducirse, la absorción del hierro es regulada por la mucosa intestinal, lo que impide que reservas excesivas de hierro se acumulen. La absorción del hierro depende también de la cantidad de esta proteína.
El hierro se encuentra en prácticamente todos los seres vivos y cumple numerosas y variadas funciones.
Hay distintas
que contienen el , que consiste en el
con un átomo de hierro. Algunos ejemplos:
L la primera transporta oxígeno, O2, y la segunda, lo almacena.
L los citocromos c catalizan la reducción de oxígeno a agua. Los citocromos P450 catalizan la oxidación de compuestos hidrofóbicos, como fármacos o drogas, para que puedan ser excretados, y participan en la síntesis de distintas moléculas.
catalizan la oxidación de peróxidos, H2O2, que son tóxicos.
Ejemplo de centro de una proteína de Fe/S ()
Las proteínas de hierro/azufre (Fe/S) participan en procesos de transferencia de electrones.
También se puede encontrar proteínas en donde átomos de hierro se enlazan entre sí a través de enlaces puente de oxígeno. Se denominan proteínas Fe-O-Fe. Algunos ejemplos:
metanotróficas, que emplean el metano, CH4, como fuente de energía y de carbono, usan proteínas de este tipo, llamadas , para catalizar la oxidación de este metano.
transporta oxígeno en algunos organismos marinos.
contienen hierro. Catalizan la formación de .
Los animales para transportar el hierro dentro del cuerpo emplean unas proteínas llamadas . Para almacenarlo, emplean la
y la . El hierro entra en el organismo al ser absorbido en el intestino delgado y es transportado o almacenado por esas proteínas. La mayor parte del hierro se reutiliza y muy poco se excreta.
Tanto el exceso como el defecto de hierro, pueden provocar problemas en el organismo. El envenamiento por hierro ocurre debido a la ingesta exagerada de esté (como suplemento en el tratamiento de ).
corresponde a una enfermedad de origen genético, en la cual ocurre una excesiva absorción del hierro, el cual se deposita en el , causando disfunción de éste y eventualmente llegando a la
hepática.
En las transfusiones de sangre, se emplean ligandos que forman con el hierro complejos de una alta estabilidad para evitar que quede demasiado hierro libre.
Estos ligandos se conocen como . Muchos microorganismos emplean estos sideróforos para captar el hierro que necesitan. También se pueden emplear como antibióticos, pues no dejan hierro libre disponible.
El hierro tiene cuatro
estables naturales: 54Fe, 56Fe, 57Fe y 58Fe, Las abundancias relativas en las que se encuentran en la naturaleza son de aproximadamente: 54Fe (5,8&#160;%), 56Fe (91,7&#160;%), 57Fe (2,2&#160;%) y 58Fe (0,3&#160;%).
La siderosis es el depósito de hierro en los tejidos. El hierro en exceso es tóxico. El hierro reacciona con peró la reacción más importante es:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + OHo
Cuando el hierro se encuentra dentro de unos niveles normales, los mecanismos antioxidantes del organismo pueden controlar este proceso.
La dosis letal de hierro en un ni?o de 2 a?os es de unos 3.1 g puede provocar un envenenamiento importante. El hierro en exceso se acumula en el hígado y provoca da?os en este órgano.
: Breve diccionario Etimológico de la lengua castellana. 3? edición, 1987. Ed. Gredos, .
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Garritz, Andoni (1998). Química. Pearson Educación. p.&#160;856. &#160;.
Parry, Robert W. (1973). Química: fundamentos experimentales. Reverte. p.&#160;703. &#160;.
U.S. Department of the Interior. . Consultado el 6 de abril de 2015.
, Tetracarbonilferrato disódico en la Wikipedia inglesa.
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