HIERRO

El hierro ha sido el metal mas importante para nuestra civilización, lo que es reconocido en la cronología histórica que se conoce como edad de hierro, a la época entre los años 1200 y 500 a.C. Su empleo principalmente para la fabricación de armas significo un importante cambio tenologico con el mejoramiento de los hornos para su fundición. El hierro comenzó a ser utilizado a partir del siglo XIV a.C. por los Hititas, imperio que surgió en la zona central de Anatolia, hoy Turquia. La dureza de las armas de hierro les dio ventaja contra los rivales, que se enfrentaban con ellos con armas mas blandas fabricadas con bronce.

Estado de oxidaciónEjemplos +2FeO negro FeS negro- pardo Fe(OH)2 verde palido FeCl2 verde amarillento +3Fe2O3 café rojizo FeOH3 rojo pardo FeCl3 negro parduzco +2 y +3Fe3O4 negro Mineral de hierroFórmula PiritaFeS2 MagnetitaFe3O4 SideritaFeCO3 HematitaFe2O3 Hierro en la naturaleza: En la corteza terrestre el hierro es muy escaso en estado nativo, pero muy abundante en minerales junto a otros materiales, alcanzando un 4,7% por lo que ocupa el cuearto lugar después del oxigeno, el silicio y el alumini. Hacia el interior de la tierra, en el nucleo terráqueo, su abundancia es del 88,6%. en la corteza se le encuentra como: oxidos, carbonatos, hidróxidos, sulfuros, silicatos. En la tabla se indican los minerales de hierro mas importantes: Color de algunos compuestos de hierro

Propiedades del hierro Numero atomico: 26 g/mol P.F: 1536ºC Masa atomica relativa: 55,85 Densidad: 7,86 g/ml Estados de oxidacion: +2 y +3 Conductividad eléctrica: 16 Radio atomico: 1,26 Amstrong Radio ionico: 2+ 0,82 Amstrong. 3+ 0,67 Amstrong Configuración electrónica (Ar) 3d6 4s2 Electronegatividad: 1,83

Pirometalurgia del hierro La hematita, Fe 2 O 3, y la magnetita, Fe 3 O 4, son dos minerales donde el hierro se encuentra como óxido y es mediante el proceso de la pirometalurgia que se puede obtener este elemento. La reducción del hierro ocurre en un “alto horno”, que consiste en un reactor químico capaz de trabajar de manera continua.

El alto horno se carga por la parte superior con una mezcla de mena de hierro, coque y piedra caliza. El coque sirve como combustible, es decir, entrega la energía necesaria para producir las altas temperaturas y además aporta los gases reductores CO y H 2. La piedra caliza, CaCO 3, sirve como fuente de CaO, que reacciona con los silicatos y otras sustancias para formar la escoria. Otra materia prima importante es el aire, ya que se requiere para la combustión del coque. Nótese la diferencia de temperatura en las diferentes partes del alto horno.

El proceso químico que ocurre es el siguiente: 1. En el horno el oxígeno reacciona con el coque y se forma monóxido de carbono, liberándose energía calórica. C (s) + O 2(g)  2 CO (g) 2. El vapor de agua reacciona con el carbono, produciendo monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción es endergónica y además sirve para regular la temperatura en el alto horno. H 2 O (g) + C (s)  CO (g) + H 2(g) 3. Estos dos gases (CO y H 2 ) son los encargados de reducir los óxidos de hierro (Fe 3 O 4 ) a hierro metálico. Fe 3 O 4(s) + 4 CO (g)  3 Fe (s) + 4 CO 2(g) Fe 3 O 4(s) + 4 H 2(g)  3 Fe (s) + 4 H 2 O (g) El hierro fundido se acumula en la base del alto horno y sobre él queda una capa de escoria que impide que el hierro reaccione con el oxígeno que entra. La mayor parte del hierro que se obtiene se ocupa en la preparación del acero. 4. La piedra caliza por efecto de la temperatura se descompone en óxido de calcio y anhídrido carbónico, tal como lo expresa la ecuación: CaCO 3  CaO + CO 2 El óxido de calcio reacciona con el óxido de silicio, que generalmente se encuentra presente en los minerales de hierro, y se forman silicatos de calcio: SiO 2 + CaO  CaSiO 3 El silicato de calcio es fundido debido a las altas temperaturas del horno y, dado que es menos denso que el hierro, flota sobre él. Otros óxidos no metálicos se mezclan con el silicato de calcio y forman la escoria, la que puede ser removida fácilmente.