Hierro

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Hierro
Manganèse ← Hierro → Cobalt —   26 Fe                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Fe ↓ Ru Mesa completa • Mesa extensa
Informaciones generales
Nombre, Símbolo, Número	Hierro, Fe, 26
Serie química	Metales de transición
Grupo, Periodo, Bloque	8, 4, d
Masa volumique	7,874 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureza	4
Color	Blanco argenté ; reflejos grises
N° CASOS	7439-89-6 [2]
N° EINECS	231-096-4
Propiedades atómicas
Masa atómica	55,845 ± 0,002 u [1]
Rayo atómico (calc)	140 pm (156 pm)
Rayo de covalence	1,32 ± 0,03 Å (low spin)[3] 1,52 ± 0,06 Å (high spin)[3]
Configuración electrónica	[Ar] 3d6 4s2
Electrones por nivel de energía	2, 8, 14, 2
Estado(s) de oxidación	+2, +3, +4, +6
Oxyde	Amphotère
Estructura cristalline	Cubique Centrado
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido ferromagnétique
Punto de fusión	1 538 °C [1]
Punto de ebullición	2 861 °C [1]
Energía de fusión	13,8 kJ·mol-1
Energía de vaporización	349,6 kJ·mol-1
Volumen muela	7,09×10−6 m3·mol-1
Presión de vapor	7,05 Pa
Velocidad del sonido	4 910 m·s-1 a 20  °C
Diverso
Électronégativité (Pauling)	1,83
Calor massique	440 J·kg-1·K-1
Conductividad eléctrica	9,93×106 S·m-1
Conductividad térmica	80,2 W·m-1·K-1
Energías de ionisation
1re : 7,9024 eV [4]	2e : 16,1877 eV [4]
3e : 30,652 eV [4]	4e : 54,8 eV [4]
5e : 75,0 eV [4]	6e : 99,1 eV [4]
7e : 124,98 eV [4]	8e : 151,06 eV [4]
9e : 233,6 eV [4]	10e : 262,1 eV [4]
11e : 290,2 eV [4]	12e : 330,8 eV [4]
13e : 361,0 eV [4]	14e : 392,2 eV [4]
15e : 457 eV [4]	16e : 489,256 eV [4]
17e : 1 266 eV [4]	18e : 1 358 eV [4]
19e : 1 456 eV [4]	20e : 1 582 eV [4]
21e : 1 689 eV [4]	22e : 1 799 eV [4]
23e : 1 950 eV [4]	24e : 2 023 eV [4]
25e : 8 828 eV [4]	26e : 9 277,69 eV [4]
Isotopes Los plus estables
iso AÑO Periodo MD Ed PD MeV 54Fe 5,8 % Estable con 28 neutrons 55Fe {syn.} 2,73 tiene ε 0,231 55Mn 56Fe 91,72 % Estable con 30 neutrons 57Fe 2,2 % Estable con 31 neutrons 58Fe 0,28 % Estable con 32 neutrons 59Fe {syn.} 44,503 j β- 0,231 59Co 60Fe {syn.} 1,5×106 tiene β- 3,978 60Co
Precauciones
SIMDUT[5]
Produce no controlado Esto produce no es controlado según los criterios de clasificación del SIMDUT.
Unidades del SI & CNTP, salvo indicación contraria.

El hierro es un elemento químico, de símbolo Fe y de número atómico 26. Es el metal de transición y el matériau ferromagnétique el plus corriente en la vida cotidiana, bajo forma pura o de aleaciones. El hierro puro es un metal mou (más aunque el aluminio), pero el adjonction de débiles cantidades de impuretés (algunas pourcents) lo devuelve considerablemente más duro : la aleación con otros elementos metálicos o del carbono proporciona aceros que pueden estar miles veces \ duras que el hierro puro.

El hierro 56 es el nucléide estable el plus pesado salido de la combustión del silicio por reacciones α durante la nucléosynthèse stellaire, que desemboca de hecho al nickel 56, el cual es inestable es da ^{del 56}Fe por dos desintegraciones β⁺ sucesivas ; los elementos de número atómico más elevado son sintetizados por reacciones más energéticas que intervienen más bien durante la explosión de supernovae . El hierro es así el elemento el plus abundante al cœur de las estrellas gigantes rojas ; es igualmente el metal el plus abundante en los meteoritos así como en el núcleo de los planetas, como aquel de la Tierra.

Sumario 1 Historia de la métallurgie del hierro 2 Propiedades 2.1 Propiedades físicas 2.2 Propiedades químicas 2.3 Propiedades nucleares 3 Ocurrencia y yacimientos 4 Métallurgie 4.1 Extracción 4.2 Acero y deshielo 4.3 Otras aleaciones 4.4 Industria de la extracción de minerales de hierro 5 Utilización 5.1 En la alimentación 5.2 En farmacia 6 Simbólico 7 Notas y referencias 8 Ver también 8.1 Artículos connexes 8.2 Vínculo externo

Historia de la métallurgie del hierro

El hierro era conocido desde el chalcolithique a través de los meteoritos ferreuses, y su métallurgie permaneció muy confidentielle hasta el XII^e siglo av. J.-C., Época que marca, precisamente, el comienzo de « la Edad del hierro » : los Hittites, en Anatolia, habían desarrollado un bastante bueno dominio del trabajo del hierro en torno al XV^e siglo av. J.-C., Cuyo su tradición atribuía el origen en la región de Cáucaso , y esta técnica parece igualmente haber sido conocida bastante temprano en India del norte, sobre todo enel Uttar Pradesh. Hasta la Mediana Edad, Europa raffina el hierro en el medio de bajo fourneaux, que no producen de deshielo  ; la técnica de la altura fourneau, que, ella, producido del deshielo bruto a marchar de carbón de bosque y de mineral de hierro, ha sido puesta a punto en China en medio de la V^e siglo av. J.-C. Y tiene pues puesto más de un millar de años a difundir hasta Occidente.

Propiedades

Propiedades físicas

Es un metal que, en funciones de la temperatura, se presenta bajo varias formas allotropiques :
- En las condiciones normales de presión y de temperatura, es un sólido cristallin de estructura cubique centrado (hierro α o ferrite ).
- A marchar de 912  °C, deviene cubique a caras centradas (hierro γ o austénite ).
- Más allá de 1 394  °C, él redevient cubique centrado (hierro δ).
- Funde a 1 535  °C.
→ La transformación en (estructura hexagonale compacta)^{[réf. Deseada]} no se encuentra que a presiones superiores a 110 kilobars.

• Capacidad calorifique = 0,5 kJ/kg/°C
• Conductividad térmica del acero negro = 47 a 58 W/m/°C

El hierro es ferromagnétique : los momentos magnéticos de los atomes se alinean bajo la influencia de un campo magnético exterior y conservan les nueva orientación después de la desaparición de este campo.

De las corrientes de convección en la corteza externa del núcleo terrestre (núcleo externo), de « la aleación líquida principalmente hierro-nickel, son supuestos ser en el origen del campo magnético terrestre.

Se es expuesto en el aire libre o puesto en el agua salada, él rouille y se no es mantenido, va a degradarse progresivamente hasta que más nada no resto de su estado sólido natural.

Tiene una dureza entre 4 y 5 sobre la escalera de mohs.

Propiedades químicas

El hierro,combinado al oxígeno, forma tres oxydes : FeO (oxyde ferreux), Fe₂O₃ (oxyde ferrique),Fe₃O₄ (oxyde magnético).

TIENEel aire libre en presencia de humedad, él se corrode formando de la rouille Fe₂O₃ ,n(H₂O). La rouille que es un matériau poreux, la reacción de oxidación puede propagarse hasta el cœur del metal, contrariamente, por ejemplo, al aluminio, que forma una corteza fina de oxyde imperméable.

En solución, presenta dos valencias principales :

• Fe²⁺ (el hierro ferreux) que presenta un débil color verde ;
• Fe³⁺ (el hierro ferrique) que posee un color rouille característico. Fe³⁺ puede ser reducido por cobre metálico, por ejemplo, reacción al origen del procedido de gravure de los circuitos impresos por el trichlorure de hierro, FeCl₃.

La hemoglobina de la sangre, que permite a los glóbulos rojos de transporter el dioxygène, contiene hierro.

Propiedades nucleares

El núcleo de hierro 56 posee la masa por nucléon la más débil de todos los nucléides pero no la energía de conexión la más elevada, debido a una proporción de protons un poco más elevada que el nickel 62 que, le, tiene la energía de conexión la más elevada por nucléon^[6].

El hierro 56 resulta desintegración natural del nickel 56, isotope inestable producto al cœur de estrellas masivas por fusión del silicio 28 durante reacciones alpha en cascada que se arrestan al nickel precisamente porque este último posee la energía de conexión nuclear por nucléon la más elevada : proseguir la fusión, para producir por ejemplo del zinc 60, consumiría energía en lugar de liberar.

Ocurrencia y yacimientos

El hierro es el 6^e elemento el plus abundante enel Universo, es formado como « elemento final » de fusión nuclear, por fusión del silicio en las estrellas masivas. Mientras compone aproximadamente 5 % (en masa) de la croûte terrestre, el núcleo terrestre es considerado como ser gran parte una aleación de hierro-nickel, que constituye así 35 % de la masa de la Tierra en su conjunto ! El hierro es tal vez, de hecho, el elemento el plus abundante sobre Tierra o al menos comparable ( justo 2^e posición) en masa aloxígeno, pero sólo el 4^e el plus abundante en la croûte terrestre.

La mayor parte del hierro en la croûte es combinada con el oxígeno, formando de los minerales de oxyde de hierro, tales que el hématite (Fe₂O₃), la magnétite (Fe₃O₄) y la limonite (Fe₂O₃.nH₂O).
El oxyde magnético o magnétite Fe₃O₄ es conocido desde la Antigüedad griega. Tira de su nombre del mont Magnetos (el grande mont), una montaña griega particularmente rica en este minéral.

Aproximadamente 1 de cada 20 meteorito comprenden de la taenite única aleación de minéral de hierro-nickel (hierro 35-80 %) y la kamacite (hierro 90-95 %). Aunque escasos, los meteoritos de hierro son la forma principal de hierro nativo (metálico) sobre la superficie terrestre.

El color rojo de la superficie de Marzo es debida a un régolithe rico oxyde de hierro. El  planeta rojo » es » en algún tipo un  planeta rouillée ».

Métallurgie

Extracción

El hierro se obtiene industriellement reduciendo por el monoxyde de carbono (CO) que proviene carbono, los oxydes de hierro contenido en el mineral ; esto puede ser realizado :

Desde la Edad del hierro y hasta el XIX^e siglo en ciertas regiones del mundo : por reducción del mineral con del carbón de bosque en un bajo fourneau o bajo-hogar : se obtiene, sin pasar por una fase líquida, una masa heterogénea de hierro y de acero llamado « lupa », « massiot » o « éponge de hierro ». Esta masa de metal bruto se forma incorporando más o menos de scories (pérdida minéral de la reducción) y de porosités. Con el fin de devolver el metal propio en la elaboración de objetos, la  lupa puede ser rota y triée por tipo de teneur en carbono o más simplemente ser directamente compactée a la forja. Este trabajo, dicho de depuración, varía en funciones regiones y de las culturas técnicas. Globalmente, su principio consiste en evacuar la scorie y a souder las diferentes partes de la masa de metal. Se habla de cinglage para la etapa que consiste en marteler el metal a caliente para evacuar la scorie y de corroyage para designar el final de la operación de depuración, que consiste en realizar varias pases a la forja replegando y soudant el metal sobre le-mismo.

Es con el desarrollo de los molinos y de la fuerza hidráulica, que el apellido técnico de la altura-fourneau ha podido desarrollarse y se ha impuesto globalmente sobre aquella del bajo-fourneau. La principal diferencia en este procedido es que la reducción de las oxydes de hierro se hace al tiempo que la fusión . El metal es producido en fase líquida, formando el deshielo.

Es añadiendo de la sílice en el mineral a gangue calcaire, o del calcaire al mineral a gangue siliceuse, que ha transcurrido/transcúrrido en la altura fourneau: una proporción precisa de sílice y de calcaire da un lechero fusible que se separa naturalmente del deshielo líquido. La absorción de carbono por el hierro da del deshielo líquido, cuyo su temperatura de fusión es al menos 200 °C más baja que el hierro.
Durante mucho tiempo la altura fourneaux han funcionado en el carbón de bosque. El coke más duro ha permitido hacer alturas fourneaux mucho más elevados pero produciendo un deshielo cargado soufre.

Para obtener un metal forgeable, hace falta affiner el deshielo. Esta etapa, realizada en una acería consiste esencialmente a décarburer el deshielo para obtener una aleación más débil en carbono : hierro o acero. El deshielo es transformada en acero al convertisseur. En esta cuve, se sopla deloxígeno sobre el deshielo para eliminar el carbono.
Si la eliminación del carbono por combustión con el oxígeno es la etapa principal en la affinage del deshielo, la acería va igualmente :

• Eliminar el soufre que viene del coke cargado en la altura-fourneau. Inyectando del carbure de calcium, del magnésium y/o de la soude, el soufre va a formar de los oxydes que van flotter hacia el lechero del deshielo. Este lechero será quitado entonces en la ayuda de un racloir.
• Quemar el silicio disuelvo en el deshielo. Esta combustión es la primera reacción química que se produce en un convertisseur. Es seguida inmediatamente por la combustión del carbono.
• Eliminar el phosphore que viene del mineral. Como el soufre, este otro elemento fragilisant, se procede por reacción con de la cal en el convertisseur, para formar del_{P 2}O₅ que, que va en el lechero, será eliminado por separación de con el hierro líquido. La reacción de déphosphoration es la tercera y última reacción química investigada en el convertisseur

Acero y deshielo

El acero y el deshielo son aleaciones de hierro que contiene una débil proporción de carbono en masa, pero una proporción bien más de entidad en número de atomes (55,845 ÷ 12 = 4,65 vez más) :

• El deshielo contiene de 2,1 % a 6,67 % de carbono ;
• El acero contiene de 0,025 % a 2,1 % de carbono ;
• Debajo de 0,025 % de carbono, se habla hierros industriales ; según la temperatura, las atomes de hierro « puro » adoptan una organización diferente :
  • cubique Centrado debajo de 721  °C, es el hierro α (alpha), es ferromagnétique,
  • cubique a caras centradas al-encima de 721  °C, es el hierro γ (gamma), es paramagnétique.

El hierro como tal no existe que en usos muy particulares (bandas magnéticas por ejemplo) : todas las piezas que se denomina usuellement por "hierro" o "ferraille" son de hecho aceros o de los deshielos.

Diversas adiciones permiten obtener aceros especiales :

• manganèse Para mejorar el aguante en el desgaste ;
• tungstène Para la dureza en elevada temperatura ;
• Silicio para mejorar el élasticité (utilizado para los ressorts).

El carbono y los diferentes elementos de aleación pueden favorecer la estructura α (elementos alphagènes) o γ (elementos gammagènes).

Los aceros inoxidables son aleaciones que contienen fuertes proporciones de chrome . Se puede también añadir del nickel y a veces del molybdène o del vanadium. Por ejemplo, los cubiertos poseen una inscripción « 18/8 » o « 18/10 », eso significa que contienen 18 % de chrome y 8 o 10 % de nickel.

Otras aleaciones

Hay otras aleaciones menos conocidos :

• Los intermétalliques Fe-Al ;
• Los Fe-Cr-Al.

Industria de la extracción de minerales de hierro

Los principales productores de minerales de hierro en el mundo son, 2008^[7]:

• BHP Billiton Y Rio Tinto (39,6 % del mercado mundial estimado 2008, en caso de fusión)
• Vale (Ex-CVRD) (Brasil) (35,7 %)
• Rio Tinto (24 % solo)
• BHP Billiton (16 % solo)
• Fortescue (5,4 %)
• Kumba (5,2 %)
• Demás (LKAB, SNIM, CVG Ferrominera, Hierro Peru, Kudremukh, CABO) (13,7%)

2007, China produce un tercio del acero mundial y atrae 50 % de las exportaciones del mineral de hierro^[8].

Utilización

El hierro no es prácticamente pas utilizado al estado puro (es utilizado en el estado puro para resolver ciertos problemas de soudabilité, sobre todo sobre aceros inoxidables).

Es el principal elemento que entra en la composición delacero.

La apelación "alambre" no significa nada hilo en hierro puro, los alambres son fabricados de hecho en acero dulce, muy malléable.

El hierro metálico y sus oxydes son utilizados desde décadas para fijar informaciones analógicas o numéricas sobre apoyos apropiados (bandas magnéticas, cintas audios y vídeo, disquettes). El uso de estos matériaux es sin embargo a partir de ahora supplanté por compuestos que poseen una mejor permittivité, por ejemplo en los discos duros.

En la alimentación

El hierro es un de las sales minéraux que se encuentra en los aliments.

El hierro es esencial al transporte deloxígeno y a la formación de los glóbulos rojos en la sangre. Es un constituyente esencial de los mitochondries, ya que entre en la composición del hème del cytochrome C. Goza también un rol en la fabricación de nuevas células, de hormonas y de neurotransmetteurs . El hierro contenido en los vegetales (hierro dice « no héminique ») Fe³⁺ o hierro ferrique es menos bien absorbido por el organismo que aquel contenido en los aliments crudos de origen animale (hierro « héminique ») Fe²⁺ o hierro ferreux. La cuisson de las carnes transforma una parte del hierro héminique en hierro no héminique, menos biodisponible. Sin embargo, la absorción del hierro es favorecida si se lo consume con ciertos nutriments, como la vitamina C o el zumo de limón. Poner zumo de limón sobre su pescado es pues una excelente costumbre culinaire si se falta hierro ; en cambio, un complemento en vitamina C es inútil si se no sufre de carence en vitamina C (la carence extrema es el scorbut), aunque encubrió no puede llevar a una hypervitaminose ya que la Vitamina C es hydrosoluble (y pues su surplus se elimina por la sudation, la vía urinaire).

En cambio su absorción es inhibida por el consumo de té y/o de café^[9] porque los tanins (polyphénols) están de los chélateurs de hierro. Los buveurs de té en muy grande cantidad tienen pues a veces de las anemias ferriprives^[10].

La acumulación de hierro en el organismo entrena la muerte celular. De los investigadores del Inserm sospechan, a causa de eso, que el exceso de hierro podría haber implicado en la dégénérescence de las neuronas en los pacientes alcanzados de la enfermedad de Parkinson^[11].

En farmacia

El hierro es utilizado para la preparación de medicamentos. Del XVII^e siglo al principio del XX^e siglo, era lo uno de los principales componentes de las bolas de acero vulnéraires, bolas de Nancy, bolas de Molsheim , bolas minérales de las Chartreux, que se hacía empapar en agua para cargarla en substancias réputées benéficas^[12].

Simbólico

• El hierro es el atributo de Marzo , dios romain de la guerra.
• El hierro simboliza la solidez (ex. : El tarro de tierra y el tarro de hierro, la fable de Tejanos de La Fontaine).
• En la mitología el hierro simboliza la corrupción o la déchéance, por oposición al oro, metal más noble. El mito de las razas, de Hésiode, donde el último y el peor de todas las edades es la edad de hierro, constituye una de las ilustraciones de este valor simbólico del hierro en los relatos mythologiques.
• Los noces de hierro simbolizan los 41 años de matrimonio en el folclore francés.
• En el calendario republicano francés, el día del hierro era generalmente el 12 de enero, 23ème día del mes de nivôse ^{[réf. Necesario]}.

Notas y referencias

Ver también

• Hémochromatose

Artículos connexes

• Hierro en caballo
• Hierro-de-lanza
• Edad del hierro
• Teneur en hierro en los aliments
• Sidérurgie
• Hierro 56
• Siete metales

Vínculo externo

• Dossier sobre el hierro : El hierro cae la máscara, Futura-ciencias

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