Figura 1. El hierro, con número atómico 26 y peso atómico de 55,845.

El hierro (Fe) es el vigésimo sexto elemento de la tabla periódica y ha sido utilizado por el ser humano desde hace más de 5000 años. Es uno de los metales más abundantes de la Tierra, constituyendo el 5,6% de la corteza terrestre y casi todo el núcleo de la Tierra.

Algunas propiedades útiles del hierro son:

El hierro ha jugado un papel clave en la historia de la humanidad, ya que los que podían manipularlo para fabricar armas, herramientas y otros materiales ganaban poder económico y político. En la sociedad moderna, el hierro es el más importante de todos los metales, ya que se utiliza para fabricar diferentes tipos de acero que se emplean en una gran variedad de aplicaciones. El acero se utiliza para hacer clips, rascacielos y todo lo demás.

El hierro también es un elemento importante en la vida vegetal y animal. En las plantas interviene en la creación de la clorofila, y en los humanos desempeña un papel crucial en el sistema vascular.

Uso energético del hierro en la sociedad

Figura 2. Las barras de refuerzo, abreviatura de ‘reinforcing bar’, están hechas de hierro (no de hierro puro, sino de su aleación, el acero), se utilizan para reforzar el hormigón.

El hierro representa el 95% de todo el tonelaje de metal producido en el mundo, con más de 500 millones de toneladas de hierro nuevo y 300 millones de toneladas de hierro reciclado cada año. Esta producción de hierro es posible gracias a las enormes reservas de hierro en la Tierra, que superan los 100.000 millones de toneladas. La mayor parte de la extracción se realiza en China, Brasil, Australia, Rusia y Ucrania.

Alrededor del 18% del uso de energía industrial del mundo se destina a la extracción, el procesamiento y la fabricación de productos de hierro y acero. En términos de energía real, utiliza alrededor de 19 de los 106 exajulios (1019 julios) que se introducen en el sector industrial cada año.

El hierro tiene una energía incorporada de 20-25 megajulios por kilogramo (MJ/kg), que es la energía necesaria para extraerlo, refinarlo y procesarlo. Esto sitúa el uso anual de energía para obtener hierro en torno a los 10 exajulios.

Para saber más sobre lo que ocurre con el hierro una vez que se extrae, véase: Acero

Propiedades magnéticas

El hierro es uno de los pocos elementos que presenta ferromagnetismo. La estructura molecular del hierro es tal que existen dominios de electrones que alinean sus espines, dando lugar a campos magnéticos muy localizados. Sin embargo, estos dominios suelen estar orientados al azar, por lo que el material en bruto no muestra propiedades magnéticas. La característica interesante del material se produce cuando se aplica un campo magnético externo al hierro, haciendo que estos dominios se alineen entre sí, y se dice que el material está magnetizado.

Los materiales ferromagnéticos como el hierro son muy útiles en la vida cotidiana, así como en aplicaciones especializadas. Entre los usos más comunes se encuentran los motores eléctricos, los generadores, los transformadores, los teléfonos y los altavoces.

Estabilidad nuclear

El grupo del hierro (desde el cromo hasta el níquel) contiene los isótopos más estables de todos los elementos, al tener la mayor energía de enlace por nucleón. La importancia de esto es fundamental para las abundancias de estos metales en el universo, así como para la producción de todos los elementos más pesados que se crean a partir de las supernovas. La fusión nuclear en las estrellas pesadas se detiene con estos elementos estables, ya que el proceso de fusión no puede ejercer más energía, lo que provoca el colapso estelar y desencadena las supernovas.

Vídeo

El vídeo que se muestra a continuación es del proyecto de vídeos periódicos de la Universidad de Nottingham. Han creado un conjunto completo de vídeos cortos sobre cada elemento de la tabla periódica de elementos.