El hierro

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ÍNDICE 1. Introducción. 2. Propiedades. 2.1. Propiedades físicas. 2.2. Propiedades químicas. 2.3. Isótopos. 2.4. Diagrama de Frost. 3. Estructura. 3.1. Formas alotrópicas. 4. Compuestos. 4.1. Óxidos de hierro. 4.2. Compuestos de hierro (II). 4.3. Compuestos de hierro (III). 4.4. Ferritas. 4.5. Otros compuestos de hierro. 5. Métodos de obtención. 6. Aplicaciones. 6.1. Aceros. 6.2. Fundiciones. 7.Aspecto biológico.

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1. INTRODUCCIÓN. El hierro es uno de los metales más abundantes en la Tierra. Aunque éste no se encuentra habitualmente libre en la Naturaleza (sólo en algunos pequeños yacimientos en Groenlandia y en los meteoritos), es uno de los metales que desde la prehistoria, en la que se usaba para fabricar armas y utensilios decorativos debido a la gran abundancia de losminerales que lo contienen y a la facilidad con que éstos pueden reducirse con carbón, ha jugado un papel muy importante en el progreso material del hombre. Representa alrededor del 5 % de la corteza terrestre y es el segundo metal en abundancia después del aluminio y el cuarto en abundancia por detrás del oxígeno, silicona y aluminio. Se cree que el núcleo terrestre está constituido (80%),principalmente, por hierro (uno de los elementos para los que la energía de enlace nuclear por nucleón es máxima), y es también el constituyente principal de los meteoritos metálicos, lo que sugiere que abunda en todo el sistema solar. Además es un elemento esencial para la mayoría de las diferentes formas vivientes y para la fisiología humana normal. La cantidad promedio de hierro en nuestro organismo es dealrededor de 4,5 gr. lo que representa el 0.005%. Los minerales más importantes son las hematites, Fe2O3, la magnetita, Fe3O4 y la siderita, FeCO3. La pirita de hierro, FeS2, es también común, pero debido a su elevado contenido en azufre no se usa en la fabricación del hierro metálico. 2. PROPIEDADES. El hierro, es un elemento químico metálico situado en el grupo 8 y en el período 4 de la tablaperiódica. Es un elemento de transición cuyo símbolo es Fe, su número atómico 26 y su masa atómica es de 55,847 u. El hierro puro es un metal blanco, brillante, particularmente no es duro y es bastante reactivo. Además, como casi todos los metales es dúctil y maleable y presenta propiedades magnéticas. Las propiedades magnéticas del hierro dependen de la pureza y del tratamiento térmico de éste. Elhierro puro es un material ferromagnético, es decir, puede ser magnetizado permanentemente por la aplicación de campo magnético externo. Esto es debido a que existe una fuerte interacción entre los momentos dipolares magnéticos de átomos vecinos, llegando a crear grandes regiones de tamaño microscópico llamadas dominios magnéticos, que en presencia de un campo magnético externo se alinean, y puedenpermanecer así durante mucho tiempo aunque no haya campo magnético. A cierta temperatura, en este caso, 770ºC (Tª de Curie) el hierro pasa a ser un material paramagnético, es decir, se destruye la alineación de los dipolos debido a la agitación térmica.

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2.1. PROPIEDADES FÍSICAS. Tª de fusión 1808 K Tª de ebullición 3023 k Entalpía de fusión 14.9 KJ/mol Entalpía de evaporización 351.0KJ/mol 9.71 * 10-8 Ω*m (20 -25) ºC Resistividad eléctrica

A lo largo del grupo del hierro, la Tª de fusión y la Tª de ebullición, aumentan conforme bajamos en el grupo. Esto se debe a que el radio atómico es mayor al descender en el grupo, lo cual nos indica una mayor fuerza de atracción entre los núcleos de los átomos del mismo elemento mayor, con lo que habrá que aplicar más energía para romperlos enlaces y cambiar el estado en el que se encuentre el elemento. Por esta razón las Tªs son mayores. 2.2. PROPIEDADES QUÍMICAS. Afinidad electrónica 15.7 KJ/mol Configuración electrónica Radio covalente KJ/mol
+

Densidad

7874 kg/m3

Electronegatividad 1.83 Pauling Energías de ionización M M+ M2+ M3+ e + M

[Ar]3d64s2

116.5 pm 140 pm 124.1 pm pm 82 67 4,0

Radio medio Radio...
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