EL HIERRO
Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. El núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de edad de hierro.
Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. El núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de edad de hierro.
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Información general
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Hierro, Fe, 26
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55,845 u
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4,0
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Electrones por nivel
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2, 8, 14, 2 (imagen)
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Propiedades físicas
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7874 kg/m3, 7,87 g/cm3 kg/m3
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1 808 K (1 535 °C)
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3 023 K (2 750 °C)
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349,6 kJ/mol
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13,8 kJ/mol
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7,05 Pa a 1808 K
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ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN
El hierro es el metal de transición más abundante en la corteza terrestre, y cuarto de todos los elementos. También existe en el Universo, habiéndose encontrado meteoritos que lo contienen. Es el principal metal que compone el núcleo de la Tierra hasta con un 70%. Se encuentra formando parte de numerosos minerales, entre los que destacan la hematites (Fe2O3), la magnetita(Fe3O4), la limonita (FeO (OH)), la siderita (FeCO3), la pirita (FeS2), la ilmenita (FeTiO3), etcétera.
Se puede obtener hierro a partir de los óxidos con más o menos impurezas. Muchos de los minerales de hierro son óxidos, y los que no, se pueden oxidar para obtener los correspondientes óxidos.
La reducción de los óxidos para obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado comúnmente alto horno (también, horno alto). En él se añaden los minerales de hierro en presencia decoque y carbonato de calcio, CaCO3, que actúa como escorificante.
Los gases sufren una serie de reacciones; el carbono puede reaccionar con el oxígeno para formar dióxido de carbono:
C + O2 → CO2
A su vez el dióxido de carbono puede reducirse para dar monóxido de carbono:
CO2 + C → 2CO
Aunque también se puede dar el proceso contrario al oxidarse el monóxido con oxígeno para volver a dar dióxido de carbono:
2CO + O2 → 2CO2
El proceso de oxidación de coque con oxígeno libera energía y se utiliza para calentar (llegándose hasta unos 1900 °C en la parte inferior del horno).
En primer lugar los óxidos de hierro pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monóxido de carbono, CO; por ejemplo:
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Después, conforme se baja en el horno y la temperatura aumenta, reaccionan con el coque (carbono en su mayor parte), reduciéndose los óxidos. Por ejemplo:
Fe3O4 + C → 3FeO + CO
El carbonato de calcio (caliza) se descompone:
CaCO3 → CaO + CO2
Y el dióxido de carbono es reducido con el coque a monóxido de carbono como se ha visto antes.
Más abajo se producen procesos de carburación:
3Fe + 2CO → Fe3C + CO2
Finalmente se produce la combustión y desulfuración (eliminación de azufre) mediante la entrada de aire. Y por último se separan dos fracciones: la escoria y el arrabio: hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria.
El arrabio suele contener bastantes impurezas no deseables, y es necesario someterlo a un proceso de afino en hornos llamados convertidores.
En 2000 los cinco mayores productores de hierro eran China, Brasil, Australia, Rusia e India, con el 70% de la producción mundial. Actualmente el mayor yacimiento de Hierro del mundo se encuentra en la región de "El Mutún", en el departamento de Santa Cruz, Bolivia; dicho yacimiento cuenta con entre 40.000 y 42.000 millones de toneladas aprox. (40% de la reserva mundial) para explotaR.
APLICACIONES
El hierro es el metal duro más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.
El acero es indispensable debido a su bajo precio y tenacidad, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.
Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a cabo.
LOS ACEROS
Los aceros son aleaciones férreas con un contenido máximo de carbono del 2%, el cual puede estar como aleante de inserción en la ferrita yaustenita y formando carburo de hierro. Algunas aleaciones no son ferromagnéticas. Éste puede tener otros aleantes e impurezas.
Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en los siguientes tipos:
· Acero bajo en carbono: menos del 0,25% de C en peso. Son blandos pero dúctiles. Se utilizan en vehículos, tuberías, elementos estructurales, etcétera. También existen los aceros de alta resistencia y baja aleación, que contienen otros elementos aleados hasta un 10% en peso; tienen una mayor resistencia mecánica y pueden ser trabajados fácilmente.
· Acero medio en carbono: entre 0,25% y 0,6% de C en peso. Para mejorar sus propiedades son tratados térmicamente. Son más resistentes que los aceros bajos en carbono, pero menos dúctiles; se emplean en piezas de ingeniería que requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste.
· Acero alto en carbono: entre 0,60% y 1,4% de C en peso. Son aún más resistentes, pero también menos dúctiles. Se añaden otros elementos para que formen carburos, por ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio, WC; estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean principalmente en herramientas.
· Aceros aleados: Con los aceros no aleados, o al carbono, es imposible satisfacer las demandas de la industria actual. Para conseguir determinadas características de resiliencia, resistencia al desgaste, dureza y resistencia a determinadas temperaturas deberemos recurrir a estos. Mediante la acción de uno o varios elementos de aleación en porcentajes adecuados se introducen modificaciones químicas y estructurales que afectan a la temlabilidad, características mecánicas, resistencia a oxidación y otras propiedades.
La clasificación más técnica y correcta para los aceros al carbono (sin alear) según su contenido en carbono:
· Los aceros hipoeutectoides, cuyo contenido en carbono oscila entre 0.02% y 0,8%.
· Los aceros eutectoides cuyo contenido en carbono es de 0,8%.
· Los aceros hipereutectoides con contenidos en carbono de 0,8% a 2%.
Aceros inoxidables: uno de los inconvenientes del hierro es que se oxida con facilidad. Añadiendo un 12% de cromo se considera acero inoxidable, debido a que este aleante crea una capa de óxido de cromo superficial que protege al acero de la corrosión o formación de óxidos de hierro. También puede tener otro tipo de aleantes como el níquel para impedir la formación de carburos de cromo, los cuales aportan fragilidad y potencian la oxidación intergranular.
El uso más extenso del hierro es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar).
Fundiciones
El hierro es obtenido en el alto horno mediante la conversión de los minerales en hierro líquido, a través de su reducción con coque; se separan con piedra caliza, los componentes indeseables, como fósforo, azufre, y manganeso.
Los gases de los altos hornos son fuentes importantes de partículas y contienen monóxido de carbono. La escoria del alto horno es formada al reaccionar la piedra caliza con los otros componentes y los silicatos que contienen los minerales.
Se enfría la escoria en agua, y esto puede producir monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Los desechos líquidos de la producción de hierro se originan en el lavado de gases de escape y enfriamiento de la escoria. A menudo, estas aguas servidas poseen altas concentraciones de sólidos suspendidos y pueden contener una amplia gama de compuestos orgánicos (fenoles ycresoles), amoníaco, compuestos de arsénico y sulfuros.
Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.43% en peso, la aleación se denomina fundición. Este carbono puede encontrarse disuelto, formando cementita o en forma libre. Son muy duras y frágiles. Hay distintos tipos de fundiciones:
· Gris
· Blanca
· Atruchada
· Maleable americana
· Maleable europea
· Esferoidal o dúctil
· Vermicular
Sus características varían de un tipo a otra; según el tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes, etc.
Por otra parte, los óxidos de hierro tienen variadas aplicaciones: en pinturas, obtención de hierro, la magnetita (Fe3O4) y el óxido de hierro (III) (Fe2O3) en aplicaciones magnéticas, etc. El hidróxido de hierro (III) (Fe(OH)3) se utiliza en radio-química para concentrar los actínidos mediante co-precipitación.
EL
OXIGENO
Es
un elemento químico puro su formula es O2 se forma mediante la fotosíntesis de
las plantas ayuda al ser humano en su sistema respiratorio y sanguieo.
EL
ACIDO NITRIDO
Es
un liquido toxico que se encuentra en la atmofera “oxidante” su formula es HNO3 es de material corrosivo causa daño al tener
contacto con otro elemento .
Es
altamente peligrosose y se maneja en humedad, se almacena en materiales hechos
de acero inoxidable ejemplo el aluminio
Prevenciones
al usarlo: se debe sensibilizar al personal, en caso de haber sido inalado se
debe consumir abundante agua o lavar imediatamente.
ACIDO
FOSFÓRICO
Es
un liquido de grado de peligrosidad y es altamente corrosivo.
Se
encuentran en las plantas, energía y medio ambiente
Prevención
al usarlo: usar equipo de protección personal ( guantes, chaleco, pantalones
antiácidos). No colocar en contacto con heridas fuertes.
HIDRÓXIDO
DE SODIO
Es
un sólido blanco se le denomina soda acústica es de color cristalino sin olor
es muy corrosivo ,humedece rápidamente con el aire en forma Hisdroscopica.
Se
utiliza en las empresas pero su utilización puede causar quemadura si no se
utiliza los equipos de protección personal.
AMONIACO
Es
un compuesto de atomo de nitrogeno e hidrogeno, en 1974 se dio su investigación
y en 1983 sufrio cambios, para lograr
compuestos se producen de descomposiciones naturales (animales,platas).
ALUMINIO
Elemento
químico se simboliza “AL” y es el 3 elemento más común encontrado en la corteza terrestre es
abundante en la naturaleza. De color blanco su utilización se da en cables
eléctricos, laminas delgadas entre otros, es mezclado con cobre, zinc y titanio.
ACERO
Esta
compuesto por hierro y carbono está
formado por el hierro, carbono, cobre,niquel,molibdeno que son sustancias alitivas.
El
acero esta aliado con vanadio,silicio,y magnesio es de aspecto resistente y bridioso.
CEMENTO
Se
denomina cemento a un conglomerante
formado a partir de una mezcla de caliza
y arcilla molido triturado que es resistente al calor al hacer uso de este se
debe usar guantes y tapabocas Ya que produce enfermedades.
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