Metalurgia y acero
El hierro es la base de los aceros y de muchas fundiciones; su extracción, refinado y aleación controlan la composición y la microestructura del material final.
Mendeleev
Tabla periódica
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Elemento químico · ficha de referencia
26Fe
Hierro
El hierro es el elemento 26 (Fe), situado en el período 4, grupo 8 y bloque d. A temperatura ambiente, su estado de referencia es sólido. Su configuración electrónica es [Ar] 3d6 4s2.
Número atómico26
Peso atómico estándar55.845(2)
Grupo8
Período4
Bloqued
Configuración electrónica[Ar] 3d6 4s2
Estructura electrónica
Qué gobierna su química
La subcapa d participa en la química del hierro. Los metales de transición pueden utilizar electrones de energías próximas en los enlaces, lo que favorece estados de oxidación variables y compuestos de coordinación.
La configuración [Ar] 3d6 4s2 debe interpretarse junto con el estado de oxidación: al retirar electrones cambia la ocupación de los orbitales d y pueden variar color, magnetismo, enlace y reactividad.
Formas químicas
Compuestos, iones y materiales
Entre las formas químicas importantes del hierro se encuentran el metal y sus aleaciones, óxidos, haluros y compuestos de coordinación. Los estados de oxidación variables y el entorno de los ligandos pueden modificar notablemente color, magnetismo y reactividad.
Comportamiento físico
Estado y cambios de fase
A temperatura ambiente, el estado de referencia es sólido. La densidad indicada es 7.874 g/cm³. El punto de fusión es 1 811 K (1 538 °C). El punto de ebullición es 3 134 K (2 861 °C). La presión, la pureza y la estructura cristalina pueden modificar los valores medidos.
Presencia y aplicaciones
Dónde se encuentra y para qué se usa el hierro
El hierro se utiliza sobre todo en forma de aceros y fundiciones, esenciales en construcción, transporte, maquinaria y herramientas. En los seres vivos, los iones de hierro forman parte de proteínas como la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre.
En la práctica
Ejemplos de usos concretos
Construcción
La mayor parte del hierro estructural se utiliza en realidad como acero: vigas, armaduras, puentes, vehículos y maquinaria aprovechan la resistencia y tenacidad de las aleaciones de hierro.
Biología
El hierro es esencial en la hemoglobina y en numerosas enzimas que transfieren electrones o participan en el metabolismo celular.
Posición periódica
Qué muestran sus elementos vecinos
El hierro está en el período 4, grupo 8 y bloque d. En el entorno mostrado aparecen vecinos reales como Manganeso, Cobalto, Tecnecio, Rutenio y Rodio. Compararlos ayuda a observar tendencias de tamaño atómico, energía de ionización, estados de oxidación y tipos de enlace.
Datos de referencia
Propiedades físicas y atómicas
Clasificaciónmetal de transición
Estado a temperatura ambienteSólido
Capas electrónicas2 · 8 · 14 · 2
Densidad7.874 g/cm³
Punto de fusión1 811 K (1 538 °C)
Punto de ebullición3 134 K (2 861 °C)
Electronegatividad de Pauling1.83
Primera energía de ionización762.5 kJ/mol
Afinidad electrónica14.79 kJ/mol
Los valores describen el elemento o el átomo neutro cuando corresponde. Las propiedades físicas pueden depender del alótropo, la presión y las condiciones de medida.
Historia
Descubrimiento e identificación
El hierro o materiales que lo contienen se conocen desde la Antigüedad, mucho antes de la química moderna. Su uso antiguo, la identificación química del elemento y su definición actual mediante el número atómico corresponden a etapas históricas distintas.
Isótopos y peso atómico
Cómo cambia los números la composición isotópica
El peso atómico estándar es 55.845(2). Este valor representa la composición isotópica del material terrestre natural y no la masa de un único átomo concreto.
El hierro posee al menos un isótopo estable. Los isótopos tienen el mismo número de protones y pertenecen al mismo elemento, pero difieren en número de neutrones y masa atómica.
Seguridad
Manipulación y exposición
Los riesgos asociados al hierro dependen de la forma química, la dosis y la vía de exposición. El elemento, sus iones y sus compuestos pueden tener efectos biológicos y ambientales muy distintos; deben consultarse los datos de seguridad de la sustancia realmente manipulada.