DEFINICIÓN

Hierro es el vigésimo sexto elemento de la tabla periódica. Designación - Fe del latín "ferrum". Situada en el cuarto periodo, grupo VIIIB. Se refiere a los metales. La carga nuclear es 26.

El hierro es el metal más común en el globo después del aluminio: constituye el 4% (masa) de la corteza terrestre. El hierro se presenta en forma de varios compuestos: óxidos, sulfuros, silicatos. El hierro se encuentra en estado libre solo en meteoritos.

Los minerales de hierro más importantes incluyen el mineral de hierro magnético Fe 3 O 4 , el mineral de hierro rojo Fe 2 O 3 , el mineral de hierro marrón 2Fe 2 O 3 ×3H 2 O y el mineral de hierro espar FeCO 3 .

El hierro es un metal dúctil plateado (Fig. 1). Se presta bien a la forja, laminación y otros tipos de mecanizado. Las propiedades mecánicas del hierro dependen en gran medida de su pureza, incluso del contenido de cantidades muy pequeñas de otros elementos en él.

Arroz. 1. Hierro. Apariencia.

Peso atómico y molecular del hierro.

Peso molecular relativo de una sustancia.(M r) es un número que muestra cuántas veces la masa de una molécula dada es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono, y masa atómica relativa de un elemento(A r) - cuantas veces la masa promedio de átomos de un elemento químico es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono.

Dado que el hierro en estado libre existe en forma de moléculas monoatómicas de Fe, los valores de sus masas atómica y molecular son los mismos. Son iguales a 55.847.

Alotropía y modificaciones alotrópicas del hierro.

El hierro forma dos modificaciones cristalinas: α-hierro y γ-hierro. El primero de ellos tiene una red cúbica centrada en el cuerpo, la segunda, una cúbica centrada en la cara. El hierro α es termodinámicamente estable en dos rangos de temperatura: por debajo de 912 o C y desde 1394 o C hasta el punto de fusión. El punto de fusión del hierro es 1539 ± 5 o C. Entre 912 o C y 1394 o C, el hierro γ es estable.

Los rangos de temperatura de estabilidad del hierro α y γ se deben a la naturaleza del cambio en la energía de Gibbs de ambas modificaciones con un cambio de temperatura. A temperaturas por debajo de 912 o C y por encima de 1394 o C, la energía de Gibbs del hierro α es menor que la energía de Gibbs del hierro γ, y en el rango de 912 - 1394 o C - más.

Isótopos de hierro

Se sabe que el hierro puede presentarse en la naturaleza en forma de cuatro isótopos estables 54Fe, 56Fe, 57Fe y 57Fe. Sus números de masa son 54, 56, 57 y 58, respectivamente. El núcleo de un átomo del isótopo de hierro 54 Fe contiene veintiséis protones y veintiocho neutrones, y los isótopos restantes difieren de él solo en el número de neutrones.

Hay isótopos artificiales de hierro con números de masa de 45 a 72, así como 6 estados isoméricos de núcleos. El más longevo entre los isótopos anteriores es 60 Fe con una vida media de 2,6 millones de años.

iones de hierro

La fórmula electrónica que muestra la distribución de los electrones de hierro sobre las órbitas es la siguiente:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Como resultado de la interacción química, el hierro cede sus electrones de valencia, es decir, es su donante, y se convierte en un ion cargado positivamente:

Fe0-2e → Fe2+;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Molécula y átomo de hierro

En estado libre, el hierro existe en forma de moléculas monoatómicas de Fe. Aquí hay algunas propiedades que caracterizan el átomo y la molécula de hierro:

aleaciones de hierro

Hasta el siglo XIX, las aleaciones de hierro eran conocidas principalmente por sus aleaciones con carbono, que recibían los nombres de acero y fundición. Sin embargo, en el futuro se crearon nuevas aleaciones a base de hierro que contenían cromo, níquel y otros elementos. En la actualidad, las aleaciones de hierro se dividen en aceros al carbono, fundiciones, aceros aleados y aceros con propiedades especiales.

En tecnología, las aleaciones de hierro generalmente se denominan metales ferrosos, y su producción se denomina metalurgia ferrosa.

Ejemplos de resolución de problemas.

EJEMPLO 1

Ejercicio	La composición elemental de la sustancia es la siguiente: la fracción de masa del elemento hierro es 0,7241 (o 72,41%), la fracción de masa de oxígeno es 0,2759 (o 27,59%). Derive la fórmula química.
Solución	La fracción de masa del elemento X en la molécula de la composición HX se calcula mediante la siguiente fórmula: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Denotemos el número de átomos de hierro en la molécula como "x", el número de átomos de oxígeno como "y". Encontremos las masas atómicas relativas correspondientes de los elementos de hierro y oxígeno (los valores de las masas atómicas relativas tomadas de la Tabla Periódica de D.I. Mendeleev se redondearán a números enteros). Ar(Fe) = 56; Ar(O) = 16. Dividimos el porcentaje de elementos por las masas atómicas relativas correspondientes. Así, encontraremos la relación entre el número de átomos en la molécula del compuesto: x:y= ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O); x:y = 72,41/56: 27,59/16; x:y = 1,29: 1,84. Tomemos el número más pequeño como uno (es decir, dividamos todos los números por el número más pequeño 1,29): 1,29/1,29: 1,84/1,29; Por lo tanto, la fórmula más simple para la combinación de hierro con oxígeno es Fe 2 O 3.
Responder	Fe2O3

El cuerpo humano contiene alrededor de 5 g de hierro, la mayor parte (70%) es parte de la hemoglobina en la sangre.

Propiedades físicas

En estado libre, el hierro es un metal blanco plateado con un matiz grisáceo. El hierro puro es dúctil y tiene propiedades ferromagnéticas. En la práctica, las aleaciones de hierro se usan comúnmente: hierros fundidos y aceros.

Fe es el elemento más importante y común de los nueve metales d del subgrupo secundario del grupo VIII. Junto con el cobalto y el níquel, forma la "familia del hierro".

Al formar compuestos con otros elementos, a menudo usa 2 o 3 electrones (B \u003d II, III).

El hierro, como casi todos los elementos d del grupo VIII, no muestra una valencia superior igual al número del grupo. Su valencia máxima alcanza VI y es extremadamente raro.

Los compuestos más típicos son aquellos en los que los átomos de Fe se encuentran en los estados de oxidación +2 y +3.

Métodos para la obtención de hierro.

1. El hierro comercial (en aleación con carbono y otras impurezas) se obtiene por reducción carbotérmica de sus compuestos naturales según el esquema:

La recuperación ocurre gradualmente, en 3 etapas:

1) 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

2) Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2

3) FeO + CO \u003d Fe + CO 2

El hierro fundido resultante de este proceso contiene más de un 2% de carbono. En el futuro, los aceros se obtienen a partir de hierro fundido, aleaciones de hierro que contienen menos del 1,5% de carbono.

2. El hierro muy puro se obtiene de una de las siguientes formas:

a) descomposición del pentacarbonil Fe

Fe(CO) 5 = Fe + 5CO

b) reducción de hidrógeno de FeO puro

FeO + H 2 \u003d Fe + H 2 O

c) electrólisis de soluciones acuosas de sales de Fe+2

FeC 2 O 4 \u003d Fe + 2СO 2

oxalato de hierro (II)

Propiedades químicas

Fe - un metal de actividad media, exhibe propiedades generales características de los metales.

Una característica única es la capacidad de "oxidarse" en el aire húmedo:

En ausencia de humedad con aire seco, el hierro comienza a reaccionar notablemente solo a T > 150°C; cuando se calcina, se forma "escamas de hierro" Fe 3 O 4:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

El hierro no se disuelve en agua en ausencia de oxígeno. A temperaturas muy altas, el Fe reacciona con el vapor de agua, desplazando el hidrógeno de las moléculas de agua:

3 Fe + 4H 2 O (g) \u003d 4H 2

El proceso de oxidación en su mecanismo es la corrosión electroquímica. El producto de la roya se presenta de forma simplificada. De hecho, se forma una capa suelta de una mezcla de óxidos e hidróxidos de composición variable. A diferencia de la película de Al 2 O 3, esta capa no protege al hierro de una mayor destrucción.

Tipos de corrosión

Protección contra la corrosión del hierro.

1. Interacción con halógenos y azufre a alta temperatura.

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

2Fe + 3F2 = 2FeF3

Fe + I 2 \u003d FeI 2

Se forman compuestos en los que predomina el tipo de enlace iónico.

2. Interacción con fósforo, carbono, silicio (el hierro no se combina directamente con N 2 y H 2, sino que los disuelve).

Fe + P = Fe x P y

Fe + C = Fe x C y

Fe + Si = FexSiy

Se forman sustancias de composición variable, ya que los bertólidos (la naturaleza covalente del enlace prevalece en los compuestos)

3. Interacción con ácidos "no oxidantes" (HCl, H 2 SO 4 dil.)

Fe 0 + 2H + → Fe 2+ + H 2

Dado que el Fe se encuentra en la serie de actividad a la izquierda del hidrógeno (E ° Fe / Fe 2+ \u003d -0.44V), puede desplazar el H 2 de los ácidos ordinarios.

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2

Fe + H 2 SO 4 \u003d FeSO 4 + H 2

4. Interacción con ácidos "oxidantes" (HNO 3 , H 2 SO 4 conc.)

Fe 0 - 3e - → Fe 3+

El HNO 3 concentrado y el H 2 SO 4 "pasivan" el hierro, por lo que a temperaturas ordinarias el metal no se disuelve en ellos. Con un fuerte calentamiento, se produce una disolución lenta (sin liberación de H 2).

En razb. El hierro HNO 3 se disuelve, se disuelve en forma de cationes Fe 3+ y el anión ácido se reduce a NO *:

Fe + 4HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O

Se disuelve muy bien en una mezcla de HCl y HNO 3

5. Actitud hacia los álcalis

Fe no se disuelve en soluciones acuosas de álcalis. Reacciona con álcalis fundidos solo a temperaturas muy altas.

6. Interacción con sales de metales menos activos

Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu

Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0

7. Interacción con monóxido de carbono gaseoso (t = 200°C, P)

Fe (polvo) + 5CO (g) \u003d Fe 0 (CO) 5 hierro pentacarbonilo

Compuestos de Fe(III)

Fe 2 O 3 - óxido de hierro (III).

Polvo marrón rojizo, n. r en H 2 O. En la naturaleza - "mineral de hierro rojo".

Formas de conseguir:

1) descomposición del hidróxido de hierro (III)

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

2) tostado de pirita

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 8SO 2 + 2Fe 2 O 3

3) descomposición del nitrato

Propiedades químicas

Fe 2 O 3 es un óxido básico con signos de anfoterismo.

I. Las principales propiedades se manifiestan en la capacidad de reaccionar con ácidos:

Fe 2 O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + ZH 2 O

Fe 2 O 3 + 6HCl \u003d 2FeCI 3 + 3H 2 O

Fe 2 O 3 + 6HNO 3 \u003d 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O

II. Propiedades de ácido débil. Fe 2 O 3 no se disuelve en soluciones acuosas de álcalis, pero cuando se fusiona con óxidos sólidos, álcalis y carbonatos, se forman ferritas:

Fe 2 O 3 + CaO \u003d Ca (FeO 2) 2

Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaFeO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + MgCO 3 \u003d Mg (FeO 2) 2 + CO 2

tercero Fe 2 O 3 - materia prima para la producción de hierro en metalurgia:

Fe 2 O 3 + ZS \u003d 2Fe + ZSO o Fe 2 O 3 + ZSO \u003d 2Fe + ZSO 2

Fe (OH) 3 - hidróxido de hierro (III)

Formas de conseguir:

Obtenido por la acción de los álcalis sobre las sales solubles Fe 3+:

FeCl 3 + 3NaOH \u003d Fe (OH) 3 + 3NaCl

En el momento de la recepción de Fe (OH) 3 - precipitado mucosamorfo rojo-marrón.

El hidróxido de Fe (III) también se forma durante la oxidación de Fe y Fe (OH) 2 en aire húmedo:

4Fe + 6H 2 O + 3O 2 \u003d 4Fe (OH) 3

4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

El hidróxido de Fe(III) es el producto final de la hidrólisis de las sales de Fe 3+.

Propiedades químicas

Fe(OH) 3 es una base muy débil (mucho más débil que Fe(OH) 2). Muestra notables propiedades ácidas. Así, el Fe (OH) 3 tiene un carácter anfótero:

1) las reacciones con ácidos proceden fácilmente:

2) se disuelve un precipitado fresco de Fe(OH) 3 en agua conc. caliente. soluciones de KOH o NaOH con formación de hidroxocomplejos:

Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3

En una solución alcalina, el Fe (OH) 3 se puede oxidar a ferratos (sales de hierro ácido H 2 FeO 4 no aisladas en estado libre):

2Fe(OH)3 + 10KOH + 3Br2 = 2K2FeO4 + 6KBr + 8H2O

Sales Fe 3+

Los más importantes en la práctica son: Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, Fe (NO 3) 3, Fe (SCN) 3, K 3 4 - sal de sangre amarilla \u003d Fe 4 3 azul de Prusia (precipitado azul oscuro)

b) Fe 3+ + 3SCN - \u003d Fe (SCN) 3 Fe (III) tiocianato (solución rojo sangre)

Definición. Historia. Geoquímica. propiedades del hierro. Lugar de nacimiento. Propiedades físicas y químicas. Conexiones. El uso del hierro.

Hierro

El hierro es un elemento del octavo grupo (según la antigua clasificación, un subgrupo lateral del octavo grupo) del cuarto período del sistema periódico de elementos químicos. I. Mendeleev con número atómico 26. Denotado por el símbolo Fe(lat. Ferrum). Uno de los metales más comunes en la corteza terrestre (segundo lugar después del aluminio).
La sustancia simple hierro (número CAS: 7439-89-6) es un metal maleable de color blanco plateado con alta reactividad química: el hierro se corroe rápidamente a altas temperaturas o alta humedad en el aire. En oxígeno puro, el hierro arde, y en estado finamente disperso, se enciende espontáneamente en el aire.
En realidad, se suele denominar hierro a sus aleaciones con un bajo contenido de impurezas (hasta un 0,8%), que conservan la blandura y ductilidad del metal puro. Pero en la práctica, las aleaciones de hierro con carbono se usan con mayor frecuencia: acero (hasta 2,14% en peso de carbono) y hierro fundido (más de 2,14% en peso de carbono), así como acero inoxidable (aleado) con la adición de aleación. metales (cromo, manganeso, níquel, etc.). La combinación de las propiedades específicas del hierro y sus aleaciones lo convierten en el "metal número 1" en importancia para los humanos.
En la naturaleza, el hierro rara vez se encuentra en su forma pura, la mayoría de las veces se presenta como parte de meteoritos de hierro y níquel. La prevalencia de hierro en la corteza terrestre es del 4,65% (4º lugar después de O, Si, Al). También se cree que el hierro constituye la mayor parte del núcleo de la tierra.

Historia. El hierro como material instrumental se conoce desde la antigüedad. Los productos de hierro más antiguos encontrados durante las excavaciones arqueológicas datan del cuarto milenio antes de Cristo. mi. y pertenecen a las antiguas civilizaciones sumeria y egipcia. Estos están hechos de hierro meteórico, es decir, una aleación de hierro y níquel (el contenido de este último oscila entre el 5 y el 30 %), joyas de tumbas egipcias (alrededor del 3800 a. C.) y una daga de la ciudad sumeria de Ur (alrededor de 3100 aC) e.). Al parecer, uno de los nombres del hierro en griego y latín proviene del origen celeste del hierro meteórico: “sider” (que significa “estrellado”).

Los productos hechos de hierro obtenidos por fundición se conocen desde la época del asentamiento de las tribus arias desde Europa hasta Asia, las islas del mar Mediterráneo y más allá (finales del cuarto y tercer milenio antes de Cristo). Las herramientas de hierro más antiguas conocidas son hojas de acero que se encuentran en la mampostería de la pirámide de Keops en Egipto (construida alrededor del 2530 a. C.) Como han demostrado las excavaciones en el desierto de Nubia, incluso en aquellos días los egipcios, tratando de separar el oro que extraían de la pesada arena de magnetita, calcinaban mineral con salvado y sustancias similares que contienen carbono. Como resultado, una capa de hierro pastoso flotaba en la superficie del oro fundido, que se procesaba por separado. Se forjaron herramientas a partir de este hierro, incluidas las que se encuentran en la pirámide de Keops. Sin embargo, después del nieto de Keops Menkaur (2471-2465 a. C.), Egipto comenzó a agitarse: la nobleza, dirigida por los sacerdotes del dios Ra, derrocó a la dinastía gobernante y comenzó un salto de usurpadores que terminó con la ascensión del faraón de la siguiente dinastía, Userkar, a quien los sacerdotes anunciaron y el hijo y la encarnación del propio dios Ra (desde entonces, esto se ha convertido en el estado oficial de los faraones). Durante este tumulto, los conocimientos culturales y técnicos de los egipcios cayeron en declive y, así como se degradó el arte de construir las pirámides, se perdió la tecnología de producción del hierro, hasta el punto de que más tarde, dominando la península del Sinaí en busca de cobre. mineral, los egipcios no prestaron ninguna atención a los depósitos de mineral de hierro allí, sino que recibieron hierro de los vecinos hititas y mitanianos.
Los primeros dominaron el método de fundición de hierro de los Hatti, esto lo indica la mención más antigua (segundo milenio antes de Cristo) del hierro en los textos de los hititas, que fundaron su imperio en el territorio de los Hatti (Anatolia moderna en Turquía). Entonces, en el texto del rey hitita Anitta (alrededor de 1800 aC) dice:
En la antigüedad, los Khalibs tenían fama de ser maestros en productos de hierro. La leyenda de los argonautas (su campaña a Cólquida tuvo lugar unos 50 años antes de la Guerra de Troya) cuenta que el rey de Cólquida, Eet, entregó a Jasón un arado de hierro para arar el campo de Ares, y se describen sus súbditos, los halibres. :
No aran la tierra, no plantan árboles frutales, no pastan rebaños en fértiles praderas; extraen minerales y hierro de las tierras baldías y les intercambian alimentos. El día no comienza para ellos sin trabajo duro, pasan en la oscuridad de la noche y el humo espeso, trabajando todo el día...
Aristóteles describió su método para obtener acero: “los Khalibs lavaron la arena del río de su país varias veces, separando así el concentrado negro (una fracción pesada que consiste principalmente en magnetita y hematita) y lo fundieron en hornos; el metal así obtenido tenía un color plateado y era inoxidable".
Las arenas de magnetita, que a menudo se encuentran a lo largo de toda la costa del Mar Negro, se utilizaron como materia prima para la fundición de acero: estas arenas de magnetita consisten en una mezcla de pequeños granos de magnetita, titano-magnetita o ilmenita, y fragmentos de otras rocas, de modo que el acero fundido por los Khalibs estaba aleado y tenía excelentes propiedades. Una forma tan peculiar de obtener hierro sugiere que los Khalibs solo difundieron el hierro como material tecnológico, pero su método no podría ser un método para la producción industrial generalizada de productos de hierro. Sin embargo, su producción sirvió como impulso para un mayor desarrollo de la metalurgia del hierro.
Clemente de Alejandría en su obra enciclopédica Stromata menciona que, según las leyendas griegas, se descubrió hierro (aparentemente, fundiéndolo del mineral) en el monte Ida; este era el nombre de la cadena montañosa cerca de Troya (en la Ilíada se menciona como Monte Ida , desde donde Zeus vio la batalla de los griegos con los troyanos). Esto sucedió 73 años después del diluvio de Deucalion, y este diluvio, según la Crónica de Parián, fue en 1528 a. e., es decir, el método de fundición de hierro a partir del mineral se descubrió alrededor de 1455 a. mi. Sin embargo, de la descripción de Clemente no queda claro si se trata de esta montaña en Asia Menor (Ida frigia en Virgilio), o del monte Ida en la isla de Creta, sobre el cual el poeta romano Virgilio escribe en la Eneida como el hogar ancestral de los troyanos:
"La isla de Júpiter, Creta, está en medio de un ancho mar,
Nuestra tribu es la cuna donde nace Ida..."
Es más probable que Clemente de Alejandría hable específicamente de la Ida frigia cerca de Troya, ya que allí se encontraron antiguas minas de hierro y centros de producción de hierro. La primera evidencia escrita de hierro se encuentra en tablillas de arcilla de los archivos de los faraones egipcios Amenhotep III y Akhenaton, y data de la misma época (1450-1400 a. C.). Menciona la fabricación de hierro en el sur de Transcaucasia, que los griegos llamaron Colchis (y es posible que la palabra "kolhidos" sea una modificación de la palabra "halibos"), es decir, que el rey del país de Mitanni y el gobernante de Armenia y Transcaucasia del Sur envió al faraón egipcio Amenhotep II "junto con 318 concubinas, puñales y anillos de buen hierro". Los hititas dieron los mismos regalos a los faraones.
En la antigüedad más profunda, el hierro se valoraba más que el oro, y según la descripción de Estrabón, las tribus africanas daban 10 libras de oro por 1 libra de hierro, y según los estudios del historiador G. Areshyan, el costo del cobre, la plata , el oro y el hierro entre los antiguos hititas estaba en la proporción 1: 160: 1280: 6400. En aquellos días, el hierro se usaba como metal de joyería, se hacían tronos y otras insignias del poder real: por ejemplo, en el bíblico En el libro Deuteronomio 3.11, se describe una “cama de hierro” del rey Og de los Refaítas.
En la tumba de Tutankamón (alrededor de 1350 a. C.) se encontró una daga hecha de hierro en un marco de oro, posiblemente un regalo de los hititas con fines diplomáticos. Pero los hititas no se esforzaron por la difusión generalizada del hierro y sus tecnologías, lo que también se desprende de la correspondencia del faraón egipcio Tutankamón y su suegro Hattusil, el rey de los hititas, que nos ha llegado. El faraón pide enviar más hierro, y el rey de los hititas responde evasivamente que las reservas de hierro se han agotado, y los herreros están ocupados con las labores agrícolas, por lo que no puede cumplir con el pedido del yerno real, y envía solo una daga de "buen hierro" (es decir, acero). Como puede ver, los hititas intentaron usar su conocimiento para lograr ventajas militares y no dieron a otros la oportunidad de alcanzarlos. Aparentemente, por lo tanto, los productos de hierro se generalizaron solo después de la Guerra de Troya y la caída de los hititas, cuando, gracias a la actividad comercial de los griegos, muchos conocieron la tecnología del hierro y se descubrieron nuevos depósitos y minas de hierro. Entonces la Edad del Bronce fue reemplazada por la Edad del Hierro.
Según las descripciones de Homero, aunque durante la guerra de Troya (circa 1250 a. C.) las armas se fabricaban mayoritariamente con cobre y bronce, el hierro ya era muy conocido y demandado, aunque más como metal precioso. Por ejemplo, en el canto 23 de la Ilíada, Homero relata que Aquiles premió al ganador de una competencia de lanzamiento de disco con un disco de grito de hierro. Los aqueos extrajeron este hierro de los troyanos y los pueblos vecinos (Ilíada 7.473), incluso de los jalibes.
Quizás el hierro fue uno de los motivos que impulsó a los griegos aqueos a trasladarse a Asia Menor, donde aprendieron los secretos de su producción. Y las excavaciones en Atenas mostraron que ya alrededor del 1100 a. mi. y más tarde ya estaban muy extendidas las espadas de hierro, las lanzas, las hachas y hasta los clavos de hierro. El libro bíblico de Josué 17:16 (cf. Jueces 14:4) describe que los filisteos (bíblica "PILISTIM", y estas eran tribus proto-griegas emparentadas con los posteriores helenos, principalmente pelasgos) tenían muchos carros de hierro, es decir, en este hierro ya se ha vuelto ampliamente utilizado en grandes cantidades.
Homero llama al hierro difícil, porque en la antigüedad el método principal para obtenerlo era el proceso de elaboración del queso: se calcinaban capas alternas de> mineral de hierro y carbón en hornos especiales (forjas - del antiguo "Cuerno" - un cuerno, una pipa , en su origen no era más que un conducto excavado en el suelo, normalmente de forma horizontal en la ladera de un barranco). En el hogar, los óxidos de hierro se reducen a metal con carbón caliente, que les quita oxígeno, oxidándolos a monóxido de carbono, y como resultado de tal calcinación del mineral con carbón, se obtuvo hierro de flor pastosa (esponjosa). Kritsu se limpió de escoria forjando, exprimiendo las impurezas con fuertes golpes de martillo. Los primeros hogares tenían una temperatura relativamente baja, notablemente más baja que el punto de fusión del hierro fundido, por lo que el hierro resultó ser relativamente bajo en carbono. Para obtener un acero fuerte, fue necesario calcinar y forjar la kritsa de hierro con carbón muchas veces, mientras que la capa superficial del metal se saturaba adicionalmente con carbón y se endurecía. Así se obtenía el “buen hierro”, y aunque requería mucho trabajo, los productos así obtenidos eran significativamente más resistentes y duros que los de bronce.
Más tarde, aprendieron a hacer hornos más eficientes (en ruso, alto horno, domnitsa) para la producción de acero y usaron pieles para suministrar aire al horno. Los romanos ya pudieron llevar la temperatura en el horno a la fusión del acero (alrededor de 1400 grados, y el hierro puro se funde a 1535 grados). En este caso, el hierro fundido se forma con un punto de fusión de 1100-1200 grados, que es muy frágil en estado sólido (ni siquiera se puede forjar) y no tiene la elasticidad del acero. Inicialmente, se consideró un subproducto nocivo, pero luego se descubrió que cuando se vuelve a fundir en un horno con más aire que lo atraviesa, el hierro fundido se convierte en acero de buena calidad, ya que el exceso de carbono se quema. Tal proceso de dos etapas para la producción de acero a partir de hierro fundido resultó ser más simple y más rentable que la floración, y este principio se ha utilizado sin muchos cambios durante muchos siglos, siendo hasta el día de hoy el método principal para la producción de hierro. materiales

isótopos

El hierro natural consta de cuatro isótopos estables: 54Fe (abundancia isotópica 5,845%), 56Fe (91,754%), 57Fe (2,119%) y 58Fe (0,282%). También se conocen más de 20 isótopos de hierro inestables con números de masa de 45 a 72, siendo los más estables el 60Fe (vida media según datos actualizados en 2009 es de 2,6 millones de años), 55Fe (2,737 años), 59Fe (44,495 días ) y 52Fe (8.275 horas); los isótopos restantes tienen una vida media de menos de 10 minutos.
El isótopo de hierro 56Fe se encuentra entre los núcleos más estables: todos los siguientes elementos pueden reducir la energía de enlace por nucleón por decaimiento, y todos los elementos anteriores, en principio, podrían reducir la energía de enlace por nucleón debido a la fusión. Se cree que la serie de síntesis de elementos en los núcleos de las estrellas normales termina con el hierro, y todos los elementos posteriores solo pueden formarse como resultado de explosiones de supernovas.

Geoquímica del hierro

El hierro es uno de los elementos más comunes en el sistema solar, especialmente en los planetas terrestres, en particular en la Tierra. Una parte importante del hierro de los planetas terrestres se encuentra en los núcleos de los planetas, donde se estima que su contenido ronda el 90%. El contenido de hierro en la corteza terrestre es del 5%, y en el manto alrededor del 12%. De los metales, el hierro ocupa el segundo lugar después del aluminio en abundancia en la corteza. Al mismo tiempo, alrededor del 86% de todo el hierro se encuentra en el núcleo y el 14% en el manto. El contenido de hierro aumenta significativamente en las rocas ígneas de composición básica, donde se asocia con piroxeno, anfíbol, olivino y biotita. En concentraciones industriales, el hierro se acumula durante casi todos los procesos exógenos y endógenos que ocurren en la corteza terrestre. El agua de mar contiene hierro en cantidades muy pequeñas de 0,002 a 0,02 mg/l. En agua de río, es ligeramente superior: 2 mg / l.

Propiedades geoquímicas del hierro.

La característica geoquímica más importante del hierro es que tiene varios estados de oxidación. El hierro en forma neutra -metálica- compone el núcleo de la tierra, posiblemente presente en el manto y muy raramente encontrado en la corteza terrestre. El hierro ferroso FeO es la forma principal de hierro en el manto y la corteza terrestre. El óxido de hierro Fe2O3 es característico de las partes superiores y más oxidadas de la corteza terrestre, en particular, de las rocas sedimentarias.
En términos de propiedades químicas cristalinas, el ion Fe2+ está cerca de los iones Mg2+ y Ca2+, los otros elementos principales que constituyen una parte importante de todas las rocas terrestres. Debido a su similitud química cristalina, el hierro reemplaza al magnesio y, en parte, al calcio en muchos silicatos. El contenido de hierro en minerales de composición variable suele aumentar al disminuir la temperatura.
minerales de hierro. En la corteza terrestre, el hierro está ampliamente distribuido: representa alrededor del 4,1 % de la masa de la corteza terrestre (cuarto lugar entre todos los elementos, segundo entre los metales). En el manto y la corteza terrestre, el hierro se concentra principalmente en silicatos, siendo su contenido importante en rocas básicas y ultrabásicas, y bajo en rocas ácidas e intermedias.
Se conocen un gran número de menas y minerales que contienen hierro. Los de mayor importancia práctica son el mineral de hierro rojo (hematita, Fe2O3; contiene hasta un 70 % de Fe), el mineral de hierro magnético (magnetita, FeFe2O4, Fe3O4; contiene un 72,4 % de Fe), el mineral de hierro marrón o limonita (goethita e hidrogoethita, respectivamente FeOOH y FeOOH · nH2O). La goethita y la hidrogoethita se encuentran con mayor frecuencia en las costras de meteorización, formando los llamados "sombreros de hierro", cuyo espesor alcanza varios cientos de metros. También pueden ser de origen sedimentario, desprendiéndose de soluciones coloidales en lagos o zonas costeras de los mares. En este caso, se forman minerales de hierro oolíticos o legumbres. A menudo contienen vivianita Fe3(PO4)2 8H2O, que forma cristales alargados negros y agregados radialmente radiantes.
En la naturaleza, los sulfuros de hierro también están muy extendidos: pirita FeS2 (azufre o piritas de hierro) y pirrotita. No son minerales de hierro: la pirita se usa para producir ácido sulfúrico y la pirrotita a menudo contiene níquel y cobalto.
En términos de reservas de mineral de hierro, Rusia ocupa el primer lugar en el mundo.
El contenido de hierro en el agua de mar es 1·10−5—1·10−8%.
Otros minerales de hierro comunes son:

• Siderita - FeCO3 - contiene aproximadamente un 35% de hierro. Tiene un color blanco amarillento (con un tinte gris o marrón en caso de contaminación). La densidad es de 3 g/cm³ y la dureza es de 3,5-4,5 en la escala de Mohs.
• Marcasita - FeS2 - contiene 46,6% de hierro. Se presenta como cristales rómbicos bipiramidales amarillos, como el latón, con una densidad de 4,6-4,9 g/cm³ y una dureza de 5-6 en la escala de Mohs.
• Lollingita - FeAs2 - contiene un 27,2% de hierro y se presenta en forma de cristales rómbicos bipiramidales de color blanco plateado. La densidad es de 7-7,4 g/cm³, la dureza es de 5-5,5 en la escala de Mohs.
• Mispicel - FeAsS - contiene 34,3% de hierro. Se presenta como prismas monoclínicos blancos con una densidad de 5,6 a 6,2 g/cm³ y una dureza de 5,5 a 6 en la escala de Mohs.
• Melanterite - FeSO4 7H2O - es menos común en la naturaleza y es un cristal monoclínico verde (o gris debido a las impurezas) con un brillo vítreo, frágil. La densidad es de 1,8-1,9 g/cm³.
• Vivianita - Fe3 (PO4) 2 8H2O - se presenta en forma de cristales monoclínicos de color gris azulado o gris verdoso con una densidad de 2,95 g/cm³ y una dureza de 1,5-2 en la escala de Mohs.

Depósitos principales

Según el Servicio Geológico de EE. UU. (estimación de 2011), las reservas mundiales probadas de mineral de hierro ascienden a unos 178 000 millones de toneladas. Los principales yacimientos de hierro se encuentran en Brasil (1er lugar), Australia, EE. UU., Canadá, Suecia, Venezuela, Liberia, Ucrania, Francia, India. En Rusia, el hierro se extrae en la anomalía magnética de Kursk (KMA), la península de Kola, en Karelia y Siberia, en Ucrania: Krivbass, región de Poltava, península de Kerch. Recientemente, los depósitos oceánicos de fondo han adquirido un papel importante, en los que el hierro, junto con el manganeso y otros metales valiosos, se encuentra en nódulos.

Recibo. En la industria, el hierro se obtiene a partir del mineral de hierro, principalmente a partir de hematites (Fe2O3) y magnetita (FeO·Fe2O3).

Hay varias formas de extraer hierro de los minerales. El más común es el proceso de dominio.
La primera etapa de producción es la reducción de hierro con carbón en un alto horno a una temperatura de 2000 °C. En un alto horno, el carbón en forma de coque, el mineral de hierro en forma de sínter o gránulos y el fundente (por ejemplo, piedra caliza) se alimentan desde arriba y se encuentran con una corriente de aire caliente inyectado desde abajo.
En el horno, el carbono en forma de coque se oxida a monóxido de carbono. Este óxido se forma durante la combustión por falta de oxígeno:

A su vez, el monóxido de carbono recupera el hierro del mineral. Para acelerar esta reacción, se pasa monóxido de carbono calentado a través de óxido de hierro (III):

El fundente se agrega para eliminar impurezas indeseables (principalmente de silicatos; por ejemplo, cuarzo) en el mineral extraído. Un fundente típico contiene piedra caliza (carbonato de calcio) y dolomita (carbonato de magnesio). Otros fundentes se utilizan para eliminar otras impurezas.
El efecto del fundente (en este caso, carbonato de calcio) es que cuando se calienta, se descompone en su óxido:

El óxido de calcio se combina con el dióxido de silicio, formando una escoria - metasilicato de calcio:

La escoria, a diferencia del dióxido de silicio, se funde en un horno. Más ligera que el hierro, la escoria flota en la superficie: esta propiedad le permite separar la escoria del metal. La escoria se puede utilizar en la construcción y la agricultura. El hierro fundido obtenido en un alto horno contiene bastante carbono (hierro fundido). Excepto en tales casos, cuando el hierro fundido se usa directamente, requiere un procesamiento adicional.
El exceso de carbono y otras impurezas (azufre, fósforo) se eliminan del hierro fundido por oxidación en hornos de hogar abierto o en convertidores. Los hornos eléctricos también se utilizan para fundir aceros aleados.
Además del proceso de alto horno, es común el proceso de producción directa de hierro. En este caso, el mineral pretriturado se mezcla con arcilla especial para formar gránulos. Los gránulos se tuestan y tratan en un horno de cuba con productos de conversión de metano caliente que contienen hidrógeno. El hidrógeno reduce fácilmente el hierro:
,
mientras que no hay contaminación del hierro con impurezas como azufre y fósforo, que son impurezas comunes en el carbón. El hierro se obtiene en forma sólida y luego se funde en hornos eléctricos.
El hierro químicamente puro se obtiene por electrólisis de soluciones de sus sales.

Propiedades físicas

El hierro es un metal típico, en estado libre es de color blanco plateado con un tinte grisáceo. El metal puro es dúctil, varias impurezas (en particular, carbono) aumentan su dureza y fragilidad. Tiene pronunciadas propiedades magnéticas. A menudo se distingue la llamada "tríada de hierro": un grupo de tres metales (hierro Fe, cobalto Co, níquel Ni) que tienen propiedades físicas, radios atómicos y valores de electronegatividad similares.
El hierro se caracteriza por el polimorfismo, tiene cuatro modificaciones cristalinas:

• hasta 769 °C hay α-Fe (ferrita) con una red cúbica centrada en el cuerpo y las propiedades de un ferromagnético (769 °C ≈ 1043 K es el punto de Curie para el hierro);
• en el rango de temperatura de 769 a 917 °C, existe β-Fe, que difiere de α-Fe solo en los parámetros de la red cúbica centrada en el cuerpo y las propiedades magnéticas del paramagneto;
• en el rango de temperatura de 917 a 1394 °C, hay γ-Fe (austenita) con una red cúbica centrada en las caras;
• por encima de 1394 °C δ-Fe estable con una red cúbica centrada en el cuerpo.

La ciencia de los metales no distingue el β-Fe como una fase separada y lo considera como una variedad de α-Fe. Cuando el hierro o el acero se calientan por encima del punto de Curie (769 °C ≈ 1043 K), el movimiento térmico de los iones altera la orientación de los momentos magnéticos de espín de los electrones, el ferromagnético se convierte en un paramagnético: se produce una transición de fase de segundo orden, pero una transición de fase de primer orden no ocurre con un cambio en los parámetros físicos básicos de los cristales.
Para el hierro puro a presión normal, desde el punto de vista de la metalurgia, existen las siguientes modificaciones estables:

• desde el cero absoluto hasta 910 °C, la modificación α con una red cristalina cúbica centrada en el cuerpo (bcc) es estable;
• de 910 a 1400 °C, la modificación γ con una red cristalina cúbica centrada en las caras (fcc) es estable;
• de 1400 a 1539 °C, la modificación δ con una red cristalina cúbica centrada en el cuerpo (bcc) es estable.

La presencia de carbono y elementos de aleación en el acero cambia significativamente las temperaturas de transición de fase (consulte el diagrama de fase hierro-carbono).Una solución sólida de carbono en hierro α y δ se llama ferrita. A veces se hace una distinción entre ferrita δ de alta temperatura y ferrita α de baja temperatura (o simplemente ferrita), aunque sus estructuras atómicas son las mismas. Una solución sólida de carbono en hierro γ se llama austenita.

• En la región de altas presiones (superiores a 13 GPa, 128,3 mil atm.), aparece una modificación del hierro ε con una red hexagonal compacta (HCP).

El fenómeno del polimorfismo es extremadamente importante para la metalurgia del acero. Es gracias a las transiciones α-γ de la red cristalina que se produce el tratamiento térmico del acero. Sin este fenómeno, el hierro como base del acero no habría recibido un uso tan generalizado.
El hierro es un metal moderadamente refractario. En una serie de potenciales de electrodo estándar, el hierro se sitúa antes que el hidrógeno y reacciona fácilmente con ácidos diluidos. Así, el hierro pertenece a los metales de actividad media.
El punto de fusión del hierro es 1539 °C, el punto de ebullición es 2862 °C.

Propiedades químicas

Estados de oxidación característicos

Para el hierro, los estados de oxidación del hierro son característicos: +2 y +3.
El estado de oxidación +2 corresponde al óxido negro FeO y al hidróxido verde Fe(OH)2. son basicos En las sales, el Fe(+2) está presente como catión. Fe(+2) es un agente reductor débil.
Los estados de oxidación +3 corresponden al óxido marrón rojizo Fe2O3 y al hidróxido marrón Fe(OH)3. Son de naturaleza anfótera, aunque sus propiedades ácidas y básicas se expresan débilmente. Por lo tanto, los iones Fe3+ se hidrolizan por completo incluso en un entorno ácido. Fe (OH) 3 se disuelve (e incluso entonces no completamente), solo en álcalis concentrados. Fe2O3 reacciona con los álcalis solo cuando se fusiona, dando ferritas (sales formales del ácido HFeO2, que no existe en forma libre):

El hierro (+3) exhibe con mayor frecuencia propiedades oxidantes débiles.
Los estados de oxidación +2 y +3 cambian fácilmente entre ellos cuando cambian las condiciones redox.
Además, está el óxido de Fe3O4, el estado de oxidación formal del hierro en el que es +8/3. Sin embargo, este óxido también se puede considerar como ferrita de hierro (II) Fe+2(Fe+3O2)2.
También hay un estado de oxidación de +6. El óxido e hidróxido correspondientes no existen en forma libre, pero se han obtenido sales de ferrato (por ejemplo, K2FeO4). El hierro (+6) está en ellos en forma de anión. Los ferratos son agentes oxidantes fuertes.

Compuestos de hierro (II)

El óxido de hierro (II) FeO tiene propiedades básicas, corresponde a la base Fe (OH) 2. Las sales de hierro (II) tienen un color verde claro. Cuando se almacenan, especialmente en aire húmedo, se vuelven marrones debido a la oxidación a hierro (III). El mismo proceso ocurre durante el almacenamiento de soluciones acuosas de sales de hierro (II):

De las sales de hierro (II) en soluciones acuosas, la sal de Mohr es estable: doble sulfato de amonio y hierro (II) (NH4) 2Fe (SO4) 2 · 6H2O.
El hexacianoferrato de potasio (III) K3 (sal de sangre roja) puede servir como reactivo para los iones Fe2+ en solución. Cuando los iones Fe2+ y 3− interactúan, el hexacianoferrato (III) de potasio-hierro (II) precipita (azul de Prusia):

que se reorganiza intramolecularmente a hexacianoferrato (II) de potasio-hierro (III):

Para la determinación cuantitativa de hierro (II) en solución se utiliza fenantrolina Phen, que forma un complejo FePhen3 rojo con hierro (II) (máximo de absorción de luz - 520 nm) en un amplio rango de pH (4-9).

Compuestos de hierro (III)

El óxido de hierro (III) Fe2O3 es débilmente anfótero, corresponde a una base aún más débil que el Fe (OH) 2, el Fe (OH) 3, que reacciona con los ácidos:

Las sales de Fe3+ tienden a formar hidratos cristalinos. En ellos, el ion Fe3+ suele estar rodeado por seis moléculas de agua. Estas sales son de color rosa o púrpura.
El ion Fe3+ se hidroliza por completo incluso en un entorno ácido. A pH>4, este ion precipita casi por completo como Fe(OH)3:

Con la hidrólisis parcial del ion Fe3+, se forman oxo- e hidroxocationes polinucleares, por lo que las soluciones se vuelven marrones.
Las principales propiedades del hidróxido de hierro(III) Fe(OH)3 se expresan muy débilmente. Es capaz de reaccionar solo con soluciones alcalinas concentradas:

Los hidroxocomplejos de hierro (III) resultantes son estables solo en soluciones fuertemente alcalinas. Cuando las soluciones se diluyen con agua, se destruyen y el Fe (OH) 3 precipita.
Cuando se fusiona con álcalis y óxidos de otros metales, el Fe2O3 forma una variedad de ferritas:

Los compuestos de hierro (III) en soluciones se reducen con hierro metálico:

El hierro (III) es capaz de formar sulfatos dobles con cationes de tipo alumbre cargados individualmente, por ejemplo, KFe (SO4) 2 - alumbre de hierro y potasio, (NH4) Fe (SO4) 2 - alumbre de hierro y amonio, etc.
Para la detección cualitativa de compuestos de hierro(III) en solución, se utiliza la reacción cualitativa de iones Fe3+ con tiocianatos inorgánicos SCN−. En este caso, se forma una mezcla de complejos de tiocianato de color rojo brillante de hierro 2+, +, Fe(SCN)3, -. La composición de la mezcla (y por tanto la intensidad de su color) depende de varios factores, por lo que este método no es aplicable para la determinación cualitativa precisa del hierro.
Otro reactivo de alta calidad para los iones Fe3+ es el hexacianoferrato(II) de potasio K4 (sal de sangre amarilla). Cuando los iones Fe3+ y 4− interactúan, precipita un precipitado azul brillante de hexacianoferrato (II) de potasio y hierro (III):

Los iones Fe3+ se determinan cuantitativamente por la formación de complejos rojos (en medio ligeramente ácido) o amarillos (en medio ligeramente alcalino) con ácido sulfosalicílico. Esta reacción requiere una selección competente de tampones, ya que algunos aniones (en particular, acetato) forman complejos mixtos con hierro y ácido sulfosalicílico con sus propias características ópticas.

Compuestos de hierro (VI)

Los ferratos son sales de ácido férrico H2FeO4 que no existe en forma libre. Estos son compuestos de color violeta, que recuerdan a los permanganatos en propiedades oxidantes y sulfatos en solubilidad. Los ferratos se obtienen por la acción del cloro u ozono gaseoso sobre una suspensión de Fe (OH) 3 en álcali:

Los ferratos también se pueden obtener por electrólisis de una solución alcalina al 30% sobre un ánodo de hierro:

Los ferratos son agentes oxidantes fuertes. En un ambiente ácido, se descomponen con la liberación de oxígeno:

Las propiedades oxidantes de los ferratos se utilizan para desinfectar el agua.

Solicitud

El hierro es uno de los metales más utilizados, representando hasta el 95% de la producción metalúrgica mundial.

• El hierro es el componente principal de los aceros y las fundiciones, los materiales estructurales más importantes.
• El hierro se puede incluir en aleaciones a base de otros metales, como el níquel.
• El óxido de hierro magnético (magnetita) es un material importante en la fabricación de dispositivos de memoria informática a largo plazo: discos duros, disquetes, etc.
• El polvo de magnetita ultrafina se usa en muchas impresoras láser en blanco y negro mezclado con gránulos de polímero como tóner. Utiliza tanto el color negro de la magnetita como su capacidad para adherirse a un rodillo de transferencia magnetizado.
• Las propiedades ferromagnéticas únicas de varias aleaciones a base de hierro contribuyen a su uso generalizado en la ingeniería eléctrica para los circuitos magnéticos de transformadores y motores eléctricos.
• El cloruro de hierro (III) (cloruro férrico) se utiliza en la práctica de radioaficionados para grabar placas de circuito impreso.
• El sulfato ferroso (sulfato de hierro) mezclado con sulfato de cobre se usa para controlar hongos dañinos en jardinería y construcción.
• El hierro se utiliza como ánodo en baterías de hierro-níquel, baterías de hierro-aire.
• Las soluciones acuosas de cloruros de hierro divalente y férrico, así como sus sulfatos, se utilizan como coagulantes en la depuración de aguas residuales y naturales en el tratamiento de aguas de empresas industriales.

Historia

El hierro como material instrumental se conoce desde la antigüedad. Los productos de hierro más antiguos encontrados durante las excavaciones arqueológicas datan del cuarto milenio antes de Cristo. mi. y pertenecen a las antiguas civilizaciones sumeria y egipcia. Estos están hechos de hierro meteórico, es decir, una aleación de hierro y níquel (el contenido de este último oscila entre el 5 y el 30 %), joyas de tumbas egipcias (alrededor del 3800 a. C.) y una daga de la ciudad sumeria de Ur (alrededor de 3100 aC) e.). Al parecer, uno de los nombres del hierro en griego y latín proviene del origen celeste del hierro meteórico: “sider” (que significa “estrellado”).

Los productos de hierro obtenidos por fundición se conocen desde la época del asentamiento de las tribus arias de Europa a Asia, las islas del mar Mediterráneo y más allá (finales del cuarto y tercer milenio antes de Cristo). Las herramientas de hierro más antiguas que se conocen son hojas de acero que se encuentran en la mampostería de la pirámide de Keops en Egipto (construida alrededor del 2530 a. C.). Como han demostrado las excavaciones en el desierto de Nubia, ya en aquellos días los egipcios, tratando de separar el oro extraído de la arena de magnetita pesada, el mineral calcinado con salvado y sustancias similares que contienen carbono. Como resultado, una capa de hierro pastoso flotaba sobre la superficie del oro fundido, que se procesaba por separado. Se forjaron herramientas con este hierro, incluidas las que se encuentran en la pirámide de Keops. Sin embargo, después del nieto de Keops Menkaur (2471-2465 a. C.), se produjeron disturbios en Egipto: la nobleza, dirigida por los sacerdotes del dios Ra, derrocó a la dinastía gobernante y comenzó un salto de usurpadores que terminó con la accesión de los faraón de la siguiente dinastía, Userkar, a quien los sacerdotes declararon hijo y encarnación del propio dios Ra (desde entonces este se ha convertido en el estatus oficial de los faraones). Durante este tumulto, el conocimiento cultural y técnico de los egipcios decayó y, al igual que se degradó el arte de construir las pirámides, se perdió la tecnología de producción del hierro, hasta el punto de que más tarde, mientras exploraban la península del Sinaí en busca de mineral de cobre, los egipcios no prestaron atención a los depósitos de mineral de hierro allí, sino que recibieron hierro de los vecinos hititas y mitanianos.

Los primeros dominaron la producción de hierro Hatt, esto lo indica la mención de hierro más antigua (segundo milenio antes de Cristo) en los textos de los hititas, quienes fundaron su imperio en el territorio de Hatt (Anatolia moderna en Turquía). Entonces, en el texto del rey hitita Anitta (alrededor de 1800 aC) dice:

Cuando fui de campaña a la ciudad de Puruskhanda, un hombre de la ciudad de Puruskhanda vino a inclinarse ante mí (...?) y me entregó 1 trono de hierro y 1 cetro de hierro (?) como señal de humildad. (?)...

(fuente: Giorgadze G. G.// Boletín de historia antigua. 1965. Nº 4.)

En la antigüedad, los khalibs tenían fama de ser maestros de los productos de hierro. La leyenda de los argonautas (su campaña a Cólquida tuvo lugar unos 50 años antes de la Guerra de Troya) cuenta que el rey de Cólquida, Eet, entregó a Jasón un arado de hierro para arar el campo de Ares, y se describen sus súbditos, los halibres. :

No aran la tierra, no plantan árboles frutales, no pastan rebaños en fértiles praderas; extraen minerales y hierro de las tierras baldías y les intercambian alimentos. El día no comienza para ellos sin trabajo duro, pasan en la oscuridad de la noche y el humo espeso, trabajando todo el día...

Aristóteles describió su método para obtener acero: “los Khalibs lavaron la arena del río de su país varias veces, separando así el concentrado negro (una fracción pesada que consiste principalmente en magnetita y hematita) y lo fundieron en hornos; el metal así obtenido tenía un color plateado y era inoxidable".

Las arenas de magnetita, que a menudo se encuentran a lo largo de toda la costa del Mar Negro, se utilizaron como materia prima para la fundición de acero: estas arenas de magnetita consisten en una mezcla de granos finos de magnetita, titanio-magnetita o ilmenita, y fragmentos de otras rocas, de modo que el acero fundido por los Khalibs estaba aleado y tenía excelentes propiedades. Una forma tan peculiar de obtener hierro sugiere que los Khalibs solo difundieron el hierro como material tecnológico, pero su método no podría ser un método para la producción industrial generalizada de productos de hierro. Sin embargo, su producción sirvió como impulso para un mayor desarrollo de la metalurgia del hierro.

En la antigüedad más profunda, el hierro se valoraba más que el oro, y según la descripción de Estrabón, las tribus africanas daban 10 libras de oro por 1 libra de hierro, y según los estudios del historiador G. Areshyan, el costo del cobre, plata, oro y hierro entre los antiguos hititas estaba en la proporción 1: 160: 1280: 6400. En aquellos días, el hierro se usaba como metal para joyería, se hacían tronos y otras insignias del poder real: por ejemplo, en el En el libro bíblico Deuteronomio 3.11, se describe una “cama de hierro” del rey Og de los Refaítas.

En la tumba de Tutankamón (alrededor de 1350 a. C.) se encontró una daga hecha de hierro en un marco de oro, posiblemente un regalo de los hititas con fines diplomáticos. Pero los hititas no se esforzaron por la difusión generalizada del hierro y sus tecnologías, lo que también se desprende de la correspondencia del faraón egipcio Tutankamón y su suegro Hattusil, el rey de los hititas, que nos ha llegado. El faraón pide enviar más hierro, y el rey de los hititas responde evasivamente que las reservas de hierro se han agotado, y los herreros están ocupados con las labores agrícolas, por lo que no puede cumplir con el pedido del yerno real, y envía solo una daga de "buen hierro" (es decir, acero). Como puede ver, los hititas intentaron usar su conocimiento para lograr ventajas militares y no dieron a otros la oportunidad de alcanzarlos. Aparentemente, por lo tanto, los productos de hierro se generalizaron solo después de la Guerra de Troya y la caída de los hititas, cuando, gracias a la actividad comercial de los griegos, muchos conocieron la tecnología del hierro y se descubrieron nuevos depósitos y minas de hierro. Entonces la Edad del Bronce fue reemplazada por la Edad del Hierro.

Según las descripciones de Homero, aunque durante la guerra de Troya (circa 1250 a. C.) las armas se fabricaban mayoritariamente con cobre y bronce, el hierro ya era muy conocido y demandado, aunque más como metal precioso. Por ejemplo, en la canción 23 de la Ilíada, Homero dice que Aquiles premió al ganador en una competencia de lanzamiento de disco con un disco de hierro. Los aqueos extrajeron este hierro de los troyanos y los pueblos vecinos (Ilíada 7.473), incluso de los jalibes, que lucharon del lado de los troyanos:

“Otros hombres de los aqueos compraron vino conmigo,
Los de cobre sonoro, por hierro gris cambiado,
Los de pieles de buey o bueyes de cuernos altos,
Los de sus cautivos. Y se prepara una fiesta alegre ... "

Quizás el hierro fue uno de los motivos que impulsó a los griegos aqueos a trasladarse a Asia Menor, donde aprendieron los secretos de su producción. Y las excavaciones en Atenas mostraron que ya alrededor del 1100 a. mi. y más tarde ya estaban muy extendidas las espadas de hierro, las lanzas, las hachas y hasta los clavos de hierro. El libro bíblico de Josué 17:16 (cf. Jueces 14:4) describe que los filisteos (bíblica "PILISTIM", y estas eran tribus proto-griegas emparentadas con los posteriores helenos, principalmente pelasgos) tenían muchos carros de hierro, es decir, en este hierro ya se ha vuelto ampliamente utilizado en grandes cantidades.

Homero en la Ilíada y la Odisea llama al hierro "un metal duro" y describe el endurecimiento de las herramientas:

“Un falsificador rápido, habiendo hecho un hacha o un hacha,
Metal en el agua, calentándola para que se duplique
Tenía una fortaleza, se sumerge..."

Homero llama difícil al hierro, porque en la antigüedad el método principal para obtenerlo era el proceso de soplado en bruto: se calcinaban capas alternas de mineral de hierro y carbón en hornos especiales (forjas - del antiguo "Cuerno" - un cuerno, una pipa, originariamente no era más que un conducto excavado en el suelo, normalmente de forma horizontal en la ladera de un barranco). En el hogar, los óxidos de hierro se reducen a metal con carbón caliente, que les quita oxígeno, oxidándolos a monóxido de carbono, y como resultado de tal calcinación del mineral con carbón, se obtuvo hierro de flor pastosa (esponjosa). Kritsu se limpió de escoria forjando, exprimiendo las impurezas con fuertes golpes de martillo. Los primeros hogares tenían una temperatura relativamente baja, notablemente más baja que el punto de fusión del hierro fundido, por lo que el hierro resultó ser relativamente bajo en carbono. Para obtener un acero fuerte, fue necesario calcinar y forjar la kritsa de hierro con carbón muchas veces, mientras que la capa superficial del metal se saturaba adicionalmente con carbón y se endurecía. Así se obtenía el “buen hierro”, y aunque requería mucho trabajo, los productos así obtenidos eran significativamente más resistentes y duros que los de bronce.

En el futuro, aprendieron a hacer hornos más eficientes (en ruso, alto horno, domnitsa) para la producción de acero y usaron pieles para suministrar aire al horno. Los romanos ya pudieron llevar la temperatura en el horno a la fusión del acero (alrededor de 1400 grados, y el hierro puro se funde a 1535 grados). En este caso, el hierro fundido se forma con un punto de fusión de 1100-1200 grados, que es muy frágil en estado sólido (ni siquiera se puede forjar) y no tiene la elasticidad del acero. Originalmente se consideró un subproducto nocivo. arrabio, en ruso, arrabio, lingotes, de donde, de hecho, proviene la palabra hierro fundido), pero luego resultó que cuando se vuelve a fundir en un horno con más aire que lo atraviesa, el hierro fundido se convierte en acero de buena calidad, como exceso el carbón se quema. Tal proceso de dos etapas para la producción de acero a partir de hierro fundido resultó ser más simple y más rentable que la floración, y este principio se ha utilizado sin muchos cambios durante muchos siglos, siendo hasta el día de hoy el método principal para la producción de hierro. materiales

Bibliografía: Karl Bucks. Riqueza del interior de la tierra. M .: Progress, 1986, página 244, capítulo "Hierro"

origen del nombre

Hay varias versiones sobre el origen de la palabra eslava "hierro" (bielorruso zhalez, ucraniano zalizo, antiguo eslavo. planchar, bulto. hierro, Serbohorv. zhezo, polaco. Zelazo, checo železo, esloveno zelezo).

Una de las etimologías conecta a Praslav. *ZelEzo con la palabra griega χαλκός , que significaba hierro y cobre, según otra versión *ZelEzo similar a las palabras *zely"tortuga" y *ojo"roca", con el sema general "piedra". La tercera versión sugiere un préstamo antiguo de un idioma desconocido.

Las lenguas germánicas tomaron prestado el nombre de hierro (gótico. Eisarn, Inglés planchar, Alemán Eisen, netherl. ijzer, dat. jern, sueco jarra) del celta.

Palabra pra-celta *isarno-(> OE iarn, OE Bret hoiarn), probablemente se remonta a Proto-IE. *h 1 carne 2 r-no- "sangriento" con el desarrollo semántico "sangriento" > "rojo" > "hierro". Según otra hipótesis, esta palabra se remonta a pra-i.e. *(H)ish 2ro- "fuerte, santo, que posee un poder sobrenatural".

palabra griega antigua σίδηρος , puede haber sido tomado de la misma fuente que las palabras eslavas, germánicas y bálticas para plata.

El nombre de carbonato de hierro natural (siderita) proviene del lat. sidereo- estelar; de hecho, el primer hierro que cayó en manos de las personas fue de origen meteórico. Quizás esta coincidencia no sea casual. En particular, la antigua palabra griega sideros (σίδηρος) para hierro y latín sidus, que significa "estrella", probablemente tengan un origen común.

isótopos

El hierro natural consta de cuatro isótopos estables: 54 Fe (abundancia isotópica 5,845 %), 56 Fe (91,754 %), 57 Fe (2,119 %) y 58 Fe (0,282 %). También se conocen más de 20 isótopos de hierro inestables con números de masa de 45 a 72, los más estables son 60 Fe (vida media según datos actualizados en 2009 es de 2,6 millones de años), 55 Fe (2,737 años), 59 Fe (44.495 días) y 52 Fe (8.275 horas); los isótopos restantes tienen vidas medias de menos de 10 minutos.

El isótopo de hierro 56 Fe se encuentra entre los núcleos más estables: todos los siguientes elementos pueden reducir la energía de enlace por nucleón por decaimiento, y todos los elementos anteriores, en principio, podrían reducir la energía de enlace por nucleón debido a la fusión. Se cree que una serie de síntesis de elementos en los núcleos de estrellas normales termina con el hierro (ver Estrella de hierro), y todos los elementos subsiguientes pueden formarse solo como resultado de explosiones de supernova.

Geoquímica del hierro

Fuente hidrotermal de aguas ferruginosas. Los óxidos de hierro vuelven el agua marrón

El hierro es uno de los elementos más comunes en el sistema solar, especialmente en los planetas terrestres, en particular en la Tierra. Una parte importante del hierro de los planetas terrestres se encuentra en los núcleos de los planetas, donde se estima que su contenido ronda el 90%. El contenido de hierro en la corteza terrestre es del 5%, y en el manto alrededor del 12%. De los metales, el hierro ocupa el segundo lugar después del aluminio en términos de abundancia en la corteza. Al mismo tiempo, alrededor del 86% de todo el hierro se encuentra en el núcleo y el 14% en el manto. El contenido de hierro aumenta significativamente en las rocas ígneas de composición básica, donde se asocia con piroxeno, anfíbol, olivino y biotita. En concentraciones industriales, el hierro se acumula durante casi todos los procesos exógenos y endógenos que ocurren en la corteza terrestre. En el agua de mar, el hierro está contenido en cantidades muy pequeñas de 0,002-0,02 mg/l. En agua de río, es ligeramente superior: 2 mg / l.

Propiedades geoquímicas del hierro.

La característica geoquímica más importante del hierro es la presencia de varios estados de oxidación. El hierro en forma neutra -metálica- compone el núcleo de la tierra, posiblemente presente en el manto y muy raramente encontrado en la corteza terrestre. El hierro ferroso FeO es la forma principal de hierro en el manto y la corteza terrestre. El óxido de hierro Fe 2 O 3 es característico de las partes superiores y más oxidadas de la corteza terrestre, en particular, de las rocas sedimentarias.

En términos de propiedades químicas cristalinas, el ion Fe 2+ está cerca de los iones Mg 2+ y Ca 2+, otros elementos principales que constituyen una parte significativa de todas las rocas terrestres. Debido a su similitud química cristalina, el hierro reemplaza al magnesio y, en parte, al calcio en muchos silicatos. El contenido de hierro en minerales de composición variable suele aumentar al disminuir la temperatura.

minerales de hierro

Se conocen un gran número de menas y minerales que contienen hierro. Los de mayor importancia práctica son el mineral de hierro rojo (hematita, Fe 2 O 3; contiene hasta un 70 % de Fe), el mineral de hierro magnético (magnetita, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4; contiene un 72,4 % de Fe), el mineral de hierro pardo o limonita (goethita e hidrogoethita, FeOOH y FeOOH nH 2 O, respectivamente). La goethita y la hidrogoethita se encuentran con mayor frecuencia en las costras de meteorización, formando los llamados "sombreros de hierro", cuyo espesor alcanza varios cientos de metros. También pueden ser de origen sedimentario, desprendiéndose de soluciones coloidales en lagos o zonas costeras de los mares. En este caso, se forman minerales de hierro oolíticos o legumbres. Vivianite Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O se encuentra a menudo en ellos, formando cristales alargados negros y agregados radiantes radiales.

Los sulfuros de hierro también están muy extendidos en la naturaleza: pirita FeS 2 (azufre o pirita de hierro) y pirrotita. No son minerales de hierro: la pirita se usa para producir ácido sulfúrico y la pirrotita a menudo contiene níquel y cobalto.

En términos de reservas de mineral de hierro, Rusia ocupa el primer lugar en el mundo. El contenido de hierro en el agua de mar es 1·10 −5 -1·10 −8%.

Otros minerales de hierro comunes son:

• Siderita - FeCO 3 - contiene aproximadamente un 35% de hierro. Tiene un color blanco amarillento (con un tinte gris o marrón en caso de contaminación). La densidad es de 3 g/cm³ y la dureza es de 3,5-4,5 en la escala de Mohs.
• Marcasita - FeS 2 - contiene 46,6% de hierro. Se presenta en forma de cristales rómbicos bipiramidales amarillos, como el latón, con una densidad de 4,6-4,9 g/cm³ y una dureza de 5-6 en la escala de Mohs.
• Lollingita - FeAs 2 - contiene un 27,2% de hierro y se presenta en forma de cristales rómbicos bipiramidales de color blanco plateado. La densidad es de 7-7,4 g/cm³, la dureza es de 5-5,5 en la escala de Mohs.
• Mispikel - FeAsS - contiene 34,3% de hierro. Se presenta en forma de prismas monoclínicos blancos con una densidad de 5,6-6,2 g/cm³ y una dureza de 5,5-6 en la escala de Mohs.
• Melanterita - FeSO 4 7H 2 O - es menos común en la naturaleza y es un cristal monoclínico verde (o gris debido a las impurezas) con un brillo vítreo, frágil. La densidad es de 1,8-1,9 g/cm³.
• Vivianita - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O - se presenta en forma de cristales monoclínicos de color gris azulado o gris verdoso con una densidad de 2,95 g / cm³ y una dureza de 1,5-2 en la escala de Mohs.

Además de los minerales de hierro anteriores, existen, por ejemplo:

Depósitos principales

Según el Servicio Geológico de EE. UU. (estimación de 2011), las reservas mundiales probadas de mineral de hierro ascienden a unos 178 000 millones de toneladas. Los principales yacimientos de hierro se encuentran en Brasil (1er lugar), Australia, EE. UU., Canadá, Suecia, Venezuela, Liberia, Ucrania, Francia, India. En Rusia, el hierro se extrae en la anomalía magnética de Kursk (KMA), la península de Kola, Karelia y Siberia. Recientemente, los depósitos oceánicos de fondo han adquirido un papel importante, en los que el hierro, junto con el manganeso y otros metales valiosos, se encuentra en nódulos.

Recibo

En la industria, el hierro se obtiene del mineral de hierro, principalmente de hematites (Fe 2 O 3) y magnetita (FeO Fe 2 O 3).

Hay varias formas de extraer hierro de los minerales. El más común es el proceso de dominio.

La primera etapa de producción es la reducción de hierro con carbón en un alto horno a una temperatura de 2000 °C. En un alto horno, el carbón en forma de coque, el mineral de hierro en forma de sinterizado o gránulos y el fundente (como la piedra caliza) se alimentan desde arriba y se encuentran con una corriente de aire caliente inyectado desde abajo.

En el horno, el carbono en forma de coque se oxida a monóxido de carbono. Este óxido se forma durante la combustión por falta de oxígeno:

A su vez, el monóxido de carbono recupera el hierro del mineral. Para acelerar esta reacción, se pasa monóxido de carbono calentado a través de óxido de hierro (III):

El óxido de calcio se combina con el dióxido de silicio, formando una escoria - metasilicato de calcio:

La escoria, a diferencia del dióxido de silicio, se funde en un horno. Más ligera que el hierro, la escoria flota en la superficie: esta propiedad le permite separar la escoria del metal. La escoria se puede utilizar en la construcción y la agricultura. La fusión de hierro obtenida en un alto horno contiene bastante carbono (hierro fundido). Excepto en tales casos, cuando el hierro fundido se usa directamente, requiere un procesamiento adicional.

El exceso de carbono y otras impurezas (azufre, fósforo) se eliminan del hierro fundido por oxidación en hornos de hogar abierto o en convertidores. Los hornos eléctricos también se utilizan para fundir aceros aleados.

Además del proceso de alto horno, es común el proceso de producción directa de hierro. En este caso, el mineral pretriturado se mezcla con arcilla especial para formar gránulos. Los gránulos se tuestan y tratan en un horno de cuba con productos de conversión de metano caliente que contienen hidrógeno. El hidrógeno reduce fácilmente el hierro:

,

mientras que no hay contaminación del hierro con impurezas como azufre y fósforo, que son impurezas comunes en el carbón. El hierro se obtiene en forma sólida y luego se funde en hornos eléctricos.

El hierro químicamente puro se obtiene por electrólisis de soluciones de sus sales.

Propiedades físicas

El fenómeno del polimorfismo es extremadamente importante para la metalurgia del acero. Es gracias a las transiciones α-γ de la red cristalina que se produce el tratamiento térmico del acero. Sin este fenómeno, el hierro como base del acero no habría recibido un uso tan generalizado.

El hierro es un metal moderadamente refractario. En una serie de potenciales de electrodo estándar, el hierro se sitúa antes que el hidrógeno y reacciona fácilmente con ácidos diluidos. Así, el hierro pertenece a los metales de actividad media.

El punto de fusión del hierro es 1539 °C, el punto de ebullición es 2862 °C.

Propiedades químicas

Estados de oxidación característicos

• El ácido no existe en su forma libre, solo se han obtenido sus sales.

Para el hierro, los estados de oxidación del hierro son característicos: +2 y +3.

El estado de oxidación +2 corresponde al óxido negro FeO y al hidróxido verde Fe(OH) 2 . son basicos En las sales, el Fe(+2) está presente como catión. Fe(+2) es un agente reductor débil.

Los estados de oxidación +3 corresponden al óxido de Fe 2 O 3 marrón rojizo y al hidróxido de Fe(OH) 3 marrón. Son de naturaleza anfótera, aunque sus propiedades ácidas y básicas se expresan débilmente. Por lo tanto, los iones Fe 3+ se hidrolizan completamente incluso en un ambiente ácido. Fe (OH) 3 se disuelve (e incluso entonces no completamente), solo en álcalis concentrados. Fe 2 O 3 reacciona con álcalis solo cuando se fusiona, dando ferritas (sales formales de un ácido que no existe en una forma libre de ácido HFeO 2):

El hierro (+3) exhibe con mayor frecuencia propiedades oxidantes débiles.

Los estados de oxidación +2 y +3 cambian fácilmente entre ellos cuando cambian las condiciones redox.

Además, está el óxido de Fe 3 O 4, el estado de oxidación formal del hierro en el que es +8/3. Sin embargo, este óxido también se puede considerar como ferrita de hierro (II) Fe +2 (Fe +3 O 2) 2 .

También hay un estado de oxidación de +6. El óxido y el hidróxido correspondientes no existen en forma libre, pero se han obtenido sales - ferratos (por ejemplo, K 2 FeO 4). El hierro (+6) está en ellos en forma de anión. Los ferratos son agentes oxidantes fuertes.

Propiedades de una sustancia simple.

Cuando se almacena al aire a temperaturas de hasta 200 °C, el hierro se cubre gradualmente con una densa película de óxido, lo que evita una mayor oxidación del metal. En aire húmedo, el hierro se cubre con una capa suelta de óxido, que no impide el acceso de oxígeno y humedad al metal y su destrucción. El óxido no tiene una composición química constante, aproximadamente su fórmula química se puede escribir como Fe 2 O 3 xH 2 O.

Compuestos de hierro (II)

El óxido de hierro (II) FeO tiene propiedades básicas, corresponde a la base Fe (OH) 2. Las sales de hierro (II) tienen un color verde claro. Cuando se almacenan, especialmente en aire húmedo, se vuelven marrones debido a la oxidación a hierro (III). El mismo proceso ocurre durante el almacenamiento de soluciones acuosas de sales de hierro (II):

De las sales de hierro (II) en soluciones acuosas, la sal de Mohr es estable: doble amonio y sulfato de hierro (II) (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2 6H 2 O.

El hexacianoferrato de potasio (III) K 3 (sal de sangre roja) puede servir como reactivo para los iones Fe 2+ en solución. Cuando los iones Fe 2+ y 3− interactúan, el azul turnbull precipita:

Para la determinación cuantitativa de hierro (II) en solución, se utiliza fenantrolina Phen, que forma un complejo FePhen 3 rojo con hierro (II) (máximo de absorción de luz - 520 nm) en un amplio rango de pH (4-9).

Compuestos de hierro (III)

Los compuestos de hierro (III) en soluciones se reducen con hierro metálico:

El hierro (III) puede formar sulfatos dobles con cationes de tipo alumbre cargados individualmente, por ejemplo, KFe (SO 4) 2 - alumbre de potasio y hierro, (NH 4) Fe (SO 4) 2 - alumbre de hierro y amonio, etc.

Para la detección cualitativa de compuestos de hierro(III) en solución, se utiliza la reacción cualitativa de iones Fe 3+ con iones tiocianato SCN −. Cuando los iones Fe 3+ interactúan con los aniones SCN −, se forma una mezcla de complejos de tiocianato de hierro de color rojo brillante 2+ , + , Fe(SCN) 3 , -. La composición de la mezcla (y por tanto la intensidad de su color) depende de varios factores, por lo que este método no es aplicable para la determinación cualitativa precisa del hierro.

Otro reactivo de alta calidad para los iones Fe 3+ es el hexacianoferrato de potasio (II) K 4 (sal de sangre amarilla). Cuando los iones Fe 3+ y 4− interactúan, precipita un precipitado azul brillante de azul de Prusia:

Compuestos de hierro (VI)

Las propiedades oxidantes de los ferratos se utilizan para desinfectar el agua.

Compuestos de hierro VII y VIII

Hay informes sobre la preparación electroquímica de compuestos de hierro (VIII). , , , sin embargo, no existen trabajos independientes que confirmen estos resultados.

Solicitud

Mineral de hierro

El hierro es uno de los metales más utilizados, representando hasta el 95% de la producción metalúrgica mundial.

• El hierro es el componente principal de los aceros y las fundiciones, los materiales estructurales más importantes.
• El hierro puede ser parte de aleaciones basadas en otros metales, por ejemplo, níquel.
• El óxido de hierro magnético (magnetita) es un material importante en la fabricación de dispositivos de memoria informática a largo plazo: discos duros, disquetes, etc.
• El polvo de magnetita ultrafina se usa en muchas impresoras láser en blanco y negro mezclado con gránulos de polímero como tóner. Utiliza tanto el color negro de la magnetita como su capacidad para adherirse a un rodillo de transferencia magnetizado.
• Las propiedades ferromagnéticas únicas de varias aleaciones a base de hierro contribuyen a su uso generalizado en la ingeniería eléctrica para los circuitos magnéticos de transformadores y motores eléctricos.
• El cloruro de hierro (III) (cloruro férrico) se utiliza en la práctica de radioaficionados para grabar placas de circuito impreso.
• El sulfato ferroso (sulfato de hierro) mezclado con sulfato de cobre se usa para controlar hongos dañinos en jardinería y construcción.
• El hierro se utiliza como ánodo en baterías de hierro-níquel, baterías de hierro-aire.
• Las soluciones acuosas de cloruros de hierro divalente y férrico, así como sus sulfatos, se utilizan como coagulantes en la depuración de aguas residuales y naturales en el tratamiento de aguas de empresas industriales.

El significado biológico del hierro

En los organismos vivos, el hierro es un oligoelemento importante que cataliza los procesos de intercambio de oxígeno (respiración). El cuerpo de un adulto contiene alrededor de 3,5 gramos de hierro (alrededor del 0,02%), de los cuales el 78% son el principal elemento activo de la hemoglobina sanguínea, el resto forma parte de las enzimas de otras células, que catalizan los procesos de respiración en las células. La deficiencia de hierro se manifiesta como una enfermedad del cuerpo (clorosis en plantas y anemia en animales).

Normalmente, el hierro ingresa a las enzimas como un complejo llamado hemo. En particular, este complejo está presente en la hemoglobina, la proteína más importante que asegura el transporte de oxígeno con la sangre a todos los órganos de humanos y animales. Y es él quien tiñe la sangre de un característico color rojo.

Los complejos de hierro distintos del hemo se encuentran, por ejemplo, en la enzima metano monooxigenasa, que oxida el metano a metanol, en la importante enzima ribonucleótido reductasa, que participa en la síntesis de ADN.

Los compuestos inorgánicos de hierro se encuentran en algunas bacterias y, a veces, los utilizan para unir el nitrógeno atmosférico.

El hierro ingresa al cuerpo de animales y humanos con alimentos (hígado, carne, huevos, legumbres, pan, cereales, remolacha son los más ricos en él). Es interesante que una vez que la espinaca se incluyó por error en esta lista (debido a un error tipográfico en los resultados del análisis, se perdió el cero "extra" después del punto decimal).

Una dosis excesiva de hierro (200 mg o más) puede ser tóxica. Una sobredosis de hierro deprime el sistema antioxidante del cuerpo, por lo que no se recomienda que las personas sanas utilicen preparados de hierro.

notas

1. Enciclopedia química: en 5 volúmenes / Ed.: Knunyants I. L. (editor jefe). - M .: Enciclopedia soviética, 1990. - T. 2. - S. 140. - 671 p. - 100.000 copias.
2. Karapetyants M. Kh., Drakin S. I. Química general e inorgánica: libro de texto para universidades. - 4ª ed., borrada. - M.: Química, 2000, ISBN 5-7245-1130-4, pág. 529
3. M. Vasmer. Diccionario etimológico de la lengua rusa. - Progreso. - 1986. - T. 2. - S. 42-43.
4. Trubachov O. N. Etimologías eslavas. // Cuestiones de lingüística eslava, No. 2, 1957.
5. Boris W. Slownik etymologiczny języka polskiego. - Cracovia: Wydawnictwo Literackie. - 2005. - S. 753-754.
6. Walde A. Lateinisches etymologisches Wörterbuch. - Universitätsbuchhandlung de Carl Winter. - 1906. - S. 285.
7. Meye A. Las principales características del grupo germánico de lenguas. - URSS. - 2010. - S. 141.
8. Matasovic R. Diccionario etimológico de protocelta. - Genial. - 2009. - S. 172.
9. Mallory, J. P., Adams, D. Q. Enciclopedia de la cultura indoeuropea. -Fitzroy-Dearborn. - 1997. - Pág. 314.
10. "Nueva medición de la vida media de 60 Fe". Cartas de revisión física 103 : 72502. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.072502 .
11. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot y A. H. Wapstra (2003). "La evaluación NUBASE de propiedades nucleares y de desintegración". Física nuclear A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
12. Yu. M. Shirokov, N. P. Yudin. Física nuclear. Moscú: Nauka, 1972. Capítulo Física del espacio nuclear.
13. R. Ripan, I. Chetyanu. Química inorgánica // Química de los no metales = Chimia metalelor. - Moscú: Mir, 1972. - T. 2. - S. 482-483. - 871 pág.
14. Oro y Metales Preciosos
15. Ciencia de los metales y tratamiento térmico del acero. Árbitro. edición En 3 tomos / Ed. M. L. Bershtein, A. G. Rakhshtadt. - 4ª ed., revisada. y adicional T. 2. Fundamentos del tratamiento térmico. En 2 libros. Libro. 1. M.: Metallurgiya, 1995. 336 p.
16. T. Takahashi y W. A. Bassett, "Polimorfo de hierro de alta presión", Ciencias, vol. 145 #3631, 31 de julio de 1964, págs. 483-486.
17. Schilt A. Aplicación analítica de 1,10-fenantrolina y compuestos relacionados. Oxford, Pergamon Press, 1969.
18. Lurie Yu. Yu. Manual de química analítica. M., Química, 1989. S. 297.
19. Lurie Yu. Yu. Manual de química analítica. M., Química, 1989, S. 315.
20. Brower G. (ed.) Guía de síntesis inorgánica. v. 5. M., Mir, 1985. S. 1757-1757.
21. Remy G. Curso de química inorgánica. Vol. 2. M., Mir, 1966. S. 309.
22. Kiselev Yu. M., Kopelev N. S., Spitsyn V. I., Martynenko L. I. Hierro octal // Dokl. Academia de Ciencias de la URSS. 1987. T.292. págs.628-631
23. Perfil'ev Yu. D., Kopelev N. S., Kiselev Yu. Academia de Ciencias de la URSS. 1987. T.296. C.1406-1409
24. Kopelev N.S., Kiselev Yu.M., Perfiliev Yu.D. Espectroscopia de Mossbauer de los oxocomplejos de hierro en estados de oxidación superiores // J. Radioanal. Núcleo química 1992. V.157. R.401-411.
25. "Normas de necesidades fisiológicas de energía y nutrientes para varios grupos de la población de la Federación Rusa" MR 2.3.1.2432-08

Fuentes (a la sección Historia)

• G. G. Giorgadze."Texto de Anitta" y algunas preguntas de la historia temprana de los hititas
• R. M. Abramishvili. Sobre la cuestión del desarrollo del hierro en el territorio de Georgia Oriental, VGMG, XXII-B, 1961.
• Khakhutayshvili D. A. Sobre la historia de la antigua metalurgia del hierro de Colchian. Preguntas de historia antigua (colección del Cáucaso-Oriente Medio, número 4). Tiflis, 1973.
• Herodoto."Historia", 1:28.
• Homero. Ilíada, Odisea.
• Virgilio."Eneida", 3:105.
• Aristóteles."Sobre rumores increíbles", II, 48. VDI, 1947, No. 2, p. 327.
• Lomonosov M. V. Los primeros fundamentos de la metalurgia.

ver también

• Categoría: Compuestos de hierro

Enlaces

• Enfermedades causadas por deficiencia y exceso de hierro en el cuerpo humano.

Sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev
																						Fe

Es uno de los elementos más comunes en la corteza terrestre.

Propiedades físicas del hierro.

Hierro- metal maleable de color blanco plateado con alta resistencia química. Tolera bien las altas temperaturas y la humedad. Rápidamente se empaña (se oxida) en el aire y en el agua. Muy plástico, se somete bien a la forja y la laminación. Tiene buena conductividad térmica y eléctrica, un excelente ferromagneto.

Propiedades químicas del hierro.

Hierro metal de transición. Puede tener un estado de oxidación de +2 y +3. Reacciona con el vapor de agua:

3 Fe + 4 H 2 O = Fe 3 O 4 + 4 H 2 .

Pero en presencia de humedad, el hierro se oxida:

4 Fe + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Fe(Vaya) 3 .

2 Fe + 3 cl 2 = 2 FeCl 3 .

Fe + H 2 ASI QUE 4 = FeSO 4 + H 2 .

Los ácidos concentrados pasivan el hierro en frío, pero se disuelven cuando se calientan:

2Fe + 6H 2 SO 4 \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Hidróxido de hierro (II) obtenido por la acción de un álcali sobre sales de hierro (II) sin acceso al oxígeno:

F 2 SO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4.

Se forma un precipitado blanco, que se oxida rápidamente en el aire:

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 .

Este hidróxido es anfótero, cuando se calienta se disuelve en álcalis con la formación de hexahidroferato:

Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3.

formas de hierro dos sales de hierro complejas:

• sal de sangre amarilla k 4 [ Fe(CN) 6 ];
• sal de sangre roja k 3 [ Fe(CN) 6 ].

Estos compuestos son cualitativos para la determinación de iones de hierro. Compuesto azul de Prusia:

K 4 + Fe 2+ \u003d KFe III + 2K +.

El uso del hierro.

El hierro es un componente esencial del proceso de respiración. Forma parte de la hemoglobina de la sangre, interviene en la transferencia de oxígeno de los pulmones a los tejidos. En la naturaleza, el hierro se encuentra en la composición de menas y minerales.