Usos del hierro

Como es el metal más utilizado en todo el mundo, los usos del hierro tiene una participación del 95 por ciento.Uno de los componentes principales del acero es el hierro. Los aceros son varias aleaciones de hierro. Básicamente, surgen cuando el hierro se mezcla con otros metales y los llamados no metales. Los no metales son muy a menudo carbono. Todo el proceso de mezcla se llama aleación.

historia

Medio oriente

El hierro fue detectado por primera vez por los humanos alrededor del 4000 a. Utilizado en Sumeria y Egipto. Fue un hierro digno de meteoritos, que sirvió para la decoración y para la preparación de las puntas de lanza.

Entre 3000 y 2000 aC Había hierro fundido (distinguible del meteorito por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Parece que solo se usaba ceremonialmente y era más valioso que el oro.Puede haberse producido en forma de esponja como subproducto de la producción de bronce .

Entre 1600 y 1200 a. C. El hierro fue utilizado más intensamente. Los hititas sabían entonces, probablemente, un método para la producción económica del hierro. Sin embargo, no se disparó el bronce todavía. Durante este período, siguió siendo en gran parte un monopolio del Imperio hitita (en el territorio de la actual Turquía) y fue un factor en su ascenso. Desde 1200 aC La transición de la Edad de Bronce a la Edad de Hierro se produjo con la desaparición del Imperio Hitita y la difusión del conocimiento en el Medio Oriente. Se cree que no solo la superioridad material del hierro, sino la falta de estaño (necesaria para la producción de bronce) desencadenó la transición. Sin embargo, la superioridad de la armadura de hierro y las armas sobre las armas de bronce también puede ser una razón importante.

En la primera etapa de fundición de la Edad del Hierro, se produjo una esponja de hierro. El uso de carbón vegetal en el procesamiento posterior dio como resultado que se suministrara carbono al hierro, con el resultado final de un acero (al menos superficial). Mediante un templado cuidadoso (es decir, un enfriamiento cuidadoso y hábil, generalmente en un líquido como el agua o el aceite), piezas con una elasticidad y dureza hasta ahora desconocidas, que eran muy superiores al bronce.

China

Las primeras experiencias con hierro sobre meteorito también se obtuvieron en China. Los primeros vestigios arqueológicos de hierro forjado se pueden encontrar en el noroeste, cerca de Xinjiang, desde el siglo VIII a. Se cree que estos productos, creados utilizando los métodos del Medio Oriente, han llegado a China a través del comercio.

550 aC Chr. Se desarrolló el alto horno : ahora era posible hacer hierro fundido .

Europa

Además de su importancia sobresaliente como material, el hierro se usó en la alquimia , donde se asoció con el signo de Marte / masculinidad.

Dado que las técnicas de procesamiento de europeos ( horno de fundición ) las temperaturas alcanzadas solamente de 1.300 ° C, el desarrollo fue hierro fundido en el siglo 15 en Suecia (Lapphyttan y Vinarhyttan) en su lugar. Con la bola de cañón fundida, el procesamiento de hierro fundido se extendió rápidamente como las campañas en toda Europa.

Como los bosques en disminución ya no podían satisfacer la creciente demanda británica de carbón para la producción de hierro, Abraham Darby desarrolló el carbón (más específicamente el coque de carbón ) como una alternativa. Este cambio, junto con la invención de la máquina de vapor, se considera el comienzo de la revolución industrial.

el hierro se encuentra

Los hallazgos de hierro son relativamente raros en comparación con los hallazgos del bronce , por un lado, porque el hierro se usó solo levemente en los períodos más antiguos, y por el otro, debido a la gran tendencia del hierro a corroerse en el aire húmedo, en el agua y en la tierra húmeda , lo que causa los objetos. no pudo conseguir Solo circunstancias especiales o grandes dimensiones del objeto impidieron la pérdida de tales piezas.

Uno de los hallazgos más antiguos proviene de la Gran Pirámide de Keops y fue descubierto por JR Hill en 1837 cuando se rompió una capa de piedra en una junta de pared donde estaba protegida contra la oxidación. Es el fragmento de una herramienta de hierro forjado más grande y tiene una antigüedad de aproximadamente 5,000 años. Un hallazgo posterior es el que Belzoni descubrió bajo una esfinge en Karnak, que fue reconocida como parte de una hoz y tiene aproximadamente 2.800 años.

En Asia, se encontraron objetos de hierro en las tumbas de Turan y en almacenes de hierro más grandes en las ruinas de Khorsabad, donde se descubrieron anillos y partes de cadenas junto con unos 160.000 kg de lingotes de hierro. Layard también encontró armas de hierro como cascos, lanzas y dagas durante sus excavaciones en Nimrud. El famoso pilar de Delhi en el Complejo Qutb es una columna maciza de hierro forjado de 7 metros de altura, de aproximadamente medio metro de diámetro, que ha sido santificada por los indios desde principios del siglo V y contiene inscripciones en sánscrito.

Entre las piezas europeas más antiguas se encuentran las carpas de hierro y las lanzas descubiertas por el Conde Gozzadini en las tumbas etruscas cerca de Bolonia en 1853. Se remontan del siglo IX al X aC.

aparición

El hierro, junto con el níquel, es probablemente el componente principal del núcleo de la Tierra.Probablemente, impulsadas por fuerzas térmicas, las corrientes convectivas de hierro líquido en el núcleo externo crean el campo magnético de la Tierra . Con una participación del 4.7 por ciento, el hierro es también uno de los elementos más comunes de la corteza terrestre. Los primeros depósitos que se extrajeron fueron el hierro de césped y el mineral abierto. Hoy en día se extrae principalmente 40 por ciento de mineral de hierro magnético. El mineral más importante para la producción de hierro es la hematita , que consiste principalmente en Fe 2 O 3 . Los depósitos de mineral de hierro más grandes se pueden encontrar en las denominadas Formaciones de Hierro en Bandas (BIF, mineral de hierro en bandas o mineral ), que también se conocen como takonita o itabirita.

El hierro es el décimo elemento más común en el universo. La fusión de elementos en las estrellas termina con el hierro, porque en la fusión de elementos superiores no se libera energía, sino que debe gastarse. Los elementos más pesados ​​se forman endotérmicamente por las explosiones de supernova, que también son responsables de la dispersión de la materia formada en la estrella.

Hierro como mineral

Muy raramente, el hierro también puede parecer digno. El mineral luego cristaliza en el sistema de cristal cúbico , tiene una dureza de 4.5 y un color gris acero a negro. El color del trazo también es gris.

Debido a la reacción con agua y oxígeno (oxidación), el hierro sólido no es estable. Por lo tanto, ocurre enaleaciones con níquel solo en meteoritos de hierro y en basaltos , donde a veces se trata de una reducciónde minerales que contienen hierro. En contraste, los minerales de hierro se encuentran con relativa frecuencia, los ejemplos importantes son magnetita (Fe 3 O 4 ), piedra de hierro roja , hematita (Fe 2 O 3 ),piedra de hierro marrón (Fe 2 O 3 .nH 2 O), siderita (FeCO 3 ), grava magnética (FeS ) y pirita (FeS 2 ).

Estados con la mayor promoción

En todo el mundo, se extrajeron cerca de mil millones de toneladas de mineral de hierro en 2000, con un valor de unos 25 mil millones de euros. Los estados productores más importantes son Brasil, Australia, la República Popular de China, Rusia e India. Juntos, proporcionan alrededor del 70% de las necesidades del mundo. De los 1,000 Mt de mineral, se recuperaron alrededor de 572 Mt de hierro. Además, el hierro nuevo se extrae de la chatarra.

Por mucho, el productor más importante de hierro es la República Popular de China, seguida por Japón y la Federación de Rusia. En Europa, los principales productores son Ucrania y Alemania.

Los mayores productores de hierro en el mundo (2013)
rango país Producción
(en millones de toneladas )
rango país Producción
(en millones de toneladas)
1 RP China 202.3 10 Francia 13
2 Japón 82.1 11 Taiwán 10.3
3 Föd ruso 48,3 12 Italia 10.1
4 Estados Unidos 39.1 13 Reino Unido 10.1
5 Brasil 32 14 Canadá 8.5
6 Ucrania 29.6 15 Bélgica 7.8
7 Alemania 29.5 16 Sudáfrica 6.2
8 Corea del Sur 27.3 17 Australia 6.1
9 India 26.1 18 Países Bajos 5.8

Extracción y presentación.

El mineral de hierro se extrae en la minería a cielo abierto y la ingeniería civil (minería subterránea).Cuando los depósitos de mineral de hierro reconocidos como dignos de la minería están expuestos, el mineral se puede extraer en la mina a cielo abierto menos onerosa. Hoy en día, el mineral de hierro se extrae principalmente en América del Sur, especialmente en Brasil, Australia occidental, la República Popular de China, Europa oriental (por ejemplo, Ucrania) y Canadá.

En los últimos años, estos países han suplantado a los países productores de mineral de hierro más importantes, como Francia, Suecia o Alemania, cuya última mina de hierro en el Alto Palatinado se cerró en 1987.

Las enormes áreas de extracción de mineral, como la mina Ok Tedi en Papúa Nueva Guinea, afectan no solo a la selva tropical en algunos lugares, sino también a la inexplicable descarga de aguas residuales y lodos en los ríos, en parte a la población que hace uso del agua del río. Sin embargo, la cantidad de personas que viven de la mina en un país desesperadamente pobre, y que a menudo incluso deben su existencia, es mucho mayor. Solo en raras ocasiones el mineral de hierro de la mina llega directamente a los lugares de almacenamiento de las chozas . Por lo general, solo deben cubrirse las rutas de transporte largas por tierra y por mar, con varias recargas.

Antes de continuar con el procesamiento, el mineral finalmente se tritura y se muele. Luego, los granos de mineral se clasifican y se sinterizan de acuerdo con su tamaño. Es decir, los granos de mineral pequeños se colocan junto con Kalkzuschlagsstoffen en las parrillas de desplazamiento impulsadas por motor (bandas transportadoras de la parrilla) y se hornean juntas mediante un fuerte calentamiento, porque solo en esta forma como trozos gruesos sinterizados se usa en el alto horno, como la multa Ore el suministro de aire (viento) afectaría o prevendría grandemente.

Solo una pequeña parte de los minerales se puede utilizar como mineral en trozos directamente en el alto horno. La parte principal del mineral de hierro se procesa como mineral fino en una planta de sinterización para sinterizar. El mineral se mezcla intensivamente con piedra caliza, coque de grano fino (brisa de coque) y agua y se coloca sobre una rejilla móvil. La reja itinerante se extrae de abajo. Desde arriba se enciende y un frente focal migra de arriba a abajo a través de la mezcla, que se derrite brevemente. Una proporción significativa de los minerales se procesa en pellets. Para este propósito, el mineral es polvo molido, que a menudo ya se requiere para la separación de la marcha. Con aglutinantes, agregados y agua, se produce una mezcla, que luego se enrolla en placas de granulación en pellets de 10 a 16 mm de diámetro. Estos se queman en una rejilla móvil con gas disparando a pellets. Sinter no es fácil de transportar y, por lo tanto, se produce en la planta metalúrgica. Las plantas de pellets se operan generalmente cerca de las minas de mineral.

Proceso de alto horno

  El hierro se obtiene por reducción química del óxido de hierro del mineral de hierro con carbono en el alto horno . El alto horno es un horno de cuba. El coque y el mineral se vierten alternativamente en la parte superior del horno en capas. Para este propósito, dos bunkers están generalmente dispuestos encima del recipiente del horno, que sirven como cerraduras de gas entre el recipiente del horno y los alrededores. En la parte superior, dentro del recipiente del horno, hay una rampa giratoria, con la cual el material se distribuye sobre una superficie en espiral sobre la superficie de carga. En la parte inferior del horno, cuando el mineral se convierte en plástico, las capas de coque mantienen la fluidez del lecho con gas de proceso (ventana de coque).

El inserto se hunde en el eje del horno y, por lo tanto, se seca, se calienta, se reduce y finalmente se funde con el gas del proceso ascendente ( reacción redox ). Todo el proceso lleva unas ocho horas. El gas de proceso se genera soplando aire precalentado en el horno a través de boquillas de cobre enfriadas con agua (moldeo por soplado) a aproximadamente 1200 ° C. El oxígeno del aire se quema con el coque a monóxido de carbono, lo que genera los aproximadamente 2000 ° C existentes de monóxido de carbono y gas de proceso de nitrógeno, lo que reduce los óxidos de hierro. El gas residual restante, que se recupera en la parte superior del eje del horno, es combustible y se utiliza para precalentar el aire. Con el exceso de gas, se genera electricidad en una central eléctrica.

El horno produce escoria líquida además del hierro líquido. Ambos se mezclan con una temperatura de aproximadamente 1450 ° C extraída a través de un orificio de tapón, que se abre aproximadamente cada dos horas mediante perforación y cada uno se cierra mediante obstrucción con una masa cerámica después de aproximadamente una hora. El hierro y la escoria se separan fuera del horno. El hierro se llena en bandejas de transporte y se lleva a la acería. El hierro es líquido a 1450ºC, ya que el punto de fusión del hierro se reduce por el carbono disuelto en el hierro . La escoria se pulveriza con agua. Se solidifica apagando como vidrio de grano fino (arena de escoria). Esta arena de escoria es finamente molida y utilizada como cemento. Un alto horno produce alrededor de 200 a 300 kg de escoria por tonelada de hierro.

El mineral y el coque contienen sílice (arena de sílice, silicatos) de SiO 2 y óxido de alumnio Al 2 O 3 comoimpurezas principales . Una pequeña porción del dióxido de silicio se reduce a silicio, que se disuelve en el hierro. El resto, junto con el óxido de aluminio, forma la escoria (silicatos de aluminio).

Dado que el punto de fusión de una mezcla de SiO 2 y Al 2 O 3 es demasiado alto para formar una escoria que se funde a 1450 ° C, se usa óxido de calcio (cal quemada, CaO) para disminuir el punto de fusión . Esto generalmente se agrega como piedra caliza durante la producción del mineral de hierro sinterizado.

El hierro del alto horno (arrabio) tiene solo un contenido de hierro de alrededor del 95%. Contiene demasiado carbono, azufre , silicio y fósforo para la mayoría de las aplicaciones . Por lo general, por lo tanto, en las acerías primero reduciendo el carburo de calcio , el magnesio o la cal viva reduciendo la desulfuración. La escoria de desulfuración se retira y el metal caliente luego se oxida en un convertidor (proceso de soplado de oxígeno ) con la adición de cal viva . Este silicio se quema a sílice y carbono adióxido de carbono . El fósforo se une como fosfato de calcio . El hierro líquido tiene entonces unatemperatura de aproximadamente 1600 ° C. Contiene tanto oxígeno que se forman burbujas de monóxido de carbono cuando se solidifica a partir del carbono restante. Esto es indeseable en la colada continua utilizada hoy en día. Por lo tanto, al separar el acero del convertidor en la cuchara, se agrega aluminio para unir eloxígeno como alúmina . En caso de que la calidad del acero sea muy exigente, se siguen otros pasos del proceso en el proceso del convertidor, como: B. Un tratamiento de vacío ( metalurgia secundaria ).

características

El átomo de hierro promedio tiene aproximadamente 56 veces la masa de un átomo de hidrógeno . Elnúcleo del isótopo de hierro 56 Fe tiene uno de los defectos de masa más grandes y, por lo tanto, una de las energías de unión más altas por nucleón de todos los núcleos atómicos. Por lo tanto, se considera como la etapa final en la producción de energía por fusión nuclear en las estrellas.

A temperatura ambiente, la modificación alotrópica del hierro puro es la ferrita o el hierro α. Esta modificación tiene una red cristalina centrada en el cuerpo cúbico que está por debajo de 911 ° C. Por debajo del punto de Curie a 766 ° C, la ferrita es ferromagnética . La modificación entre 766 ° C y 911 ° C se llama β-hierro. Dado que no difiere de la ferrita α-hierro, excepto en sus propiedades magnéticas, se le conoce comúnmente como α-hierro.

Hasta 1392 ° C, está presente en la modificación γ o austenita centrada en la cara cúbica . A medida que la temperatura sigue aumentando, el hierro se transforma en ferr-ferrita, que de nuevo tiene una red cúbica centrada en el cuerpo. El punto de fusión es 1535 ° C.

Esta propiedad de la transformación de la celosía de centrada en el cuerpo cúbico (hasta 911 ° C) sobre la centrada en la cara cúbica (hasta 1392 ° C) a centrada en el cuerpo cúbico (hasta 1539 ° C), así como el posterior deterioro de las estructuras de la red se denomina ” polimorfismo del hierro”. “.

El hierro es resistente al aire seco, cloro seco y ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico concentrado y agentes básicos (excepto soda cáustica caliente) con un pH mayor a 9.

Isótopo

El hierro tiene cuatro de origen natural estables isótopos , con las frecuencias relativas: 54 Fe (5,8%) 56 Fe (91,7%) 57 Fe (2,2%) y 58 Fe (0,3%). El isótopo 60 Fe tiene una vida media de 1,5 millones de años. La existencia de 60 Fe al comienzo de la formación del sistema planetario se pudo demostrar demostrando una correlación entre las abundancias de 60 Ni , el producto de descomposición de 60 Fe y las abundancias de isótopos de Fe estables en algunas fases de algunos meteoritos (por ejemplo, en los meteoritos Semarkonay Chervony Kut ). La energía liberada posiblemente jugó durante la desintegración radiactiva de 60 Fe, junto a la energía de desintegración atómica del existiendo también radiactivo 26 Al , un papel durante la fusión y diferenciación de los asteroides directamente después de su formación, hace unos 4,6 billón años. Hoy en día, casi todos los 60 Fe originalmente presentes se descomponen completamente en 60 Ni. La distribución de los isótopos de níquel y hierro en los meteoritos permite medir la abundancia de isótopos y elementos en la formación del sistema solar y desarrollar las condiciones prevalecientes antes y durante la formación del sistema solar.

Sólo el isótopo de hierro 57 Fe tiene un giro nuclear .

Usos del hierro

El hierro es técnicamente muy importante para la producción de acero . Los aceros son aleaciones de hierro que se producen mezclando (aleando) con otros metales y no metales (especialmente carbono ). Con un 95 por ciento en peso de metales usados , el hierro es el metal más utilizado en todo el mundo. La razón de esto es su amplia disponibilidad, lo que lo hace a un precio razonable, así como la excelente resistencia y tenacidad logradas al ingresar aleaciones con otros metales como el cromo, molibdeno y níquel, lo que lo convierte en un material básico para muchos campos de la técnica. Se utiliza en la producción de vehículos terrestres, barcos y en todo el sector de la construcción ( hormigón armado ).

Además del cobalto y el níquel, el hierro es uno de los tres metales ferromagnéticos cuyas propiedadespermiten el uso a gran escala del electromagnetismo en, entre otras cosas, generadores, transformadores ,bobinas , relés y motores eléctricos. Está aleado puramente o inter alia con silicio , aluminio, cobalto o níquel (véase Mu metal ) y sirve como un material de núcleo magnético suave para guiar campos magnéticos, para proteger campos magnéticos o para aumentar la inductancia. Se produce masivamente en forma de láminas o polvo (núcleos de polvo).

El polvo puro de hierro también se utiliza en química.

Industrialmente, varios aceros son comunes; En Alemania se estandarizan unas 7.500 variedades. El hierro se utiliza en las siguientes formas:

  • El arrabio contiene entre cuatro y cinco por ciento de carbono, así como cantidades variables de azufre ,fósforo y silicio . Es un intermediario en la producción de fundición y acero.
  • El hierro fundido contiene 2,06 a 6,67% de carbono y otros elementos de aleación como el silicio y elmanganeso . Dependiendo de la velocidad de enfriamiento, el carbono en el hierro fundido está presente como carburo o elemental como grafito . Sobre la base de la apariencia de las superficies de fractura, en el primer caso se habla de blanco y en el segundo de hierro fundido gris. El hierro fundido es muy duro y quebradizo. Por lo general no se deforma plásticamente.
  • El acero contiene entre 0.06% y 2.06% de carbono. En contraste con el hierro fundido, es plásticamente deformable. Alineando, así como mediante una combinación adecuada de tratamiento térmico y conformado de plástico (laminado en frío), las propiedades mecánicas del acero pueden variar dentro de amplios límites.
  • Para aceros sin alear con un contenido de carbono de hasta el 0,8%, se habla de acero dulce y más del 0,8% de acero para herramientas.

En medicina, las preparaciones ferrosas se utilizan como agentes antianémicos , causalmente en el tratamiento de la anemia por deficiencia de hierro y aditivos en el tratamiento de la anemia causada por otras causas.

Olor a hierro

  El olor típico, clasificado como metálico, al tocar objetos de hierro, es causado por una reacción química del sudor y la grasa de la piel con iones de hierro divalentes. [2]

Uno de los portadores de olores más importantes es 1-octen-3-one, que huele a hongos metálicos incluso en gran dilución. Los precursores de los odorantes son los peróxidos lipídicos. Estos surgen cuando la grasa de la piel es oxidada por ciertas enzimas u otros procesos (por ejemplo, la porción de luz UV). Estos peróxidos lipídicos son luego descompuestos por los iones de hierro divalentes, formando las fragancias.Los iones de hierro divalentes se forman por la corrosión del hierro en contacto con la transpiración de las manos que contiene ácidos orgánicos corrosivos y cloruros.

Triturar la sangre en la piel produce un olor similar. La sangre también contiene iones de hierro.

Significado medico

Metabolismo normal del hierro.

El hierro es un oligoelemento esencial para casi todos los seres vivos, especialmente para la formación de sangre. En el cuerpo, se oxida como el hierro (II) y el hierro (III). Como el átomo central del hemo cofactor en la hemoglobina y la mioglobina , es responsable del transporte y almacenamiento de oxígeno en muchos animales y en humanos. En estas proteínas está rodeado por un anillo de porfirina planar . Además, el hierro es parte de los complejos hierro-azufre (grupo hierro-azufre) en muchas enzimas , como las nitrogenasas , hidrogenasas o los complejos de la cadena respiratoria . La tercera clase importante de enzimas de hierro son las llamadas enzimas de hierro no hemo, por ejemplo, metano monooxigenasa , ribonucleótido reductasa y hemmerythrin. Estas proteínas realizan la activación de oxígeno , el transporte de oxígeno, las reacciones redox y las tareas de hidrólisis en diversos organismos . Igualmente importante es el hierro trivalente como un ion central en la enzima catalasa , que se degrada en los peroxisomas de las células, lo que resulta en el metabolismo del peróxido de hidrógeno celular.

Necesidades de hierro y deficiencia de hierro.

Especialmente las mujeres a menudo sufren de deficiencia de hierro, la razón de esto es la menstruación: todos los días el cuerpo pierde unos 15 miligramos, en el nacimiento de un niño de unos 1000 miligramos de hierro. El requerimiento diario de un hombre adulto es de unos 10 miligramos de hierro. Una mujer adulta (hasta 51 años de edad) debe entregar unos 15 miligramos de hierro. La ingesta simultánea de vitamina C aumenta significativamente la tasa de absorción. El hierro es particularmente rico en carne, hígado, legumbres y pan integral. La ingesta de alimentos de hierro se inhibe por el consumo simultáneo de productos lácteos, café o té negro.

Toxicidad y sobrecarga de hierro.

Aunque el hierro es un mineral importante para los seres humanos, el exceso de hierro puede ser tóxicopara el cuerpo , i. h. tóxico a ser. Para grandes cantidades de Fe 2+ – iones reaccionan con peróxidos , donde gratuitas radicales se forman. En el estado normal, estos últimos son controlados por los propios procesos del cuerpo.

Aproximadamente un gramo de hierro causa síntomas severos de envenenamiento en un niño de dos años, tres gramos pueden ser fatales. En un hombre adulto, se producen signos graves de intoxicación en la sangre a partir de aproximadamente 2,5 gramos de hierro (que no está unido a la hemoglobina). La sobrealimentación prolongada con hierro conduce a la hemocromatosis , una enfermedad de almacenamiento de hierro. El hierro se acumula en el hígado y conduce a la siderosis (deposición de sales de hierro) y al daño orgánico. Por lo tanto, los suplementos de hierro se recomiendan sólo en la deficiencia de hierro. Sin embargo, en el caso de la sobrecarga de hierro, el cuerpo ya no absorbe esto de la dieta. [3]Dado que el hierro es un metal de transición, puede, especialmente en su forma divalente (Fe 2+ ), conducir a enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson o la enfermedad de Alzheimer debido a un exceso de suministro en el cerebro bajo ciertas condiciones. [4]

prueba

En la reacción de detección de los iones de hierro, primero se distinguen los dos cationes Fe 2+ y Fe 3+ .

Detección de hierro con ácido tioglicólico.

Con el ácido tioglicólico , los iones Fe 2+ y Fe 3+ se pueden detectar:

Fe 2+ + 2 HS-CH 2 -COOH → [Fe (SCH 2 COO) 2 ] 2- + 4H +

En presencia de iones Fe 2+ o Fe 3+ , se desarrolla un color rojo intenso.

Detección de hierro con hexacianoferrato.

Los iones Fe 2+ se pueden detectar con sal de lejía de sangre roja :

3 Fe 2+ + 2 K 3 [Fe (CN) 6 ] → Fe 3 [Fe (CN) 6 ] 2 + 6 K +

El producto se llama Turnbulls Blue (que es básicamente el mismo que Berlin Blue). No hay reacción de formación de complejos , sino solo un intercambio iónico ( reacción de precipitación ).

Los iones Fe 3+ se pueden detectar con sal de lejía de sangre amarilla :

4 Fe 3+ + 3K 4 [Fe (CN) 6 ] → Fe 4 [Fe (CN) 6 ] 3 + 12K +

Esta reacción de detección da como resultado el azul de Berlín , un tinte importante

Por lo tanto, los iones Fe 2+ o Fe 3+ pueden detectarse como solubles o insolubles en azul de Berlin / Turnbull con la ayuda de hexacianoferrato de potasio (II / III). Berlin Blue y Turnbulls Blue son en realidad dos nombres para la misma conexión. Esto se puede entender fácilmente si sabe que el color azul provienede la transferencia de carga de metal a metal . Fe III pasa a Fe II y viceversa. Cabe destacar que este conocido reactivo de detección de hierro contiene hierro, que está químicamente bien enmascarado por los iones cianuro (complejo orbital interno) y, por lo tanto, muestra los límites del análisis químico.

Detección de hierro con tiocianatos.

Alternativamente, se pueden detectar sales de hierro (III) con tiocianatos (rodanidas). Esto reacciona con los iones de hierro (III) para formar tiocianato de hierro (III):

Fe 3+ + 3 SCN → Fe (SCN) 3

Forma el rojo profundo Fe (SCN) 3 , que permanece en solución. Sin embargo, algunas intervenciones alteran esta evidencia (por ejemplo, Co 2+ , Mo 3+ , Hg 2+ , exceso de ácidos minerales ), por lo que u. Sedebe realizar una separación de cationes .

compuestos

Valores y estados de oxidación.

  • Fe 1+ , extremadamente inusual, por ejemplo, Como Fe [(H 2 O) 5 NO] 2+ . (Muestra de anillo, detección de NO 3 )
  • Fe 2+ , estas sales son en su mayoría de color verde pálido,
  • Fe 3+ , estos iones son casi incoloros. Las soluciones de sales de Fe (III) son altamente ácidas y de color amarillo. El color es producido por las bandas de transferencia de carga de hidroxo-iones, como para [Fe (H 2 O) 5 OH] 2+ .
  • Fe 4+ , ocurre en los ciclos catalíticos de algunas enzimas (por ejemplo, citocromo c oxidasa , citocromo P450 , peroxidasas ),
  • Fe 5+ , FeO 4 3-
  • El Fe 6+ es raro (por ejemplo, K 2 FeO 4 ).

óxido

El hierro forma óxidos divalentes y trivalentes con el oxígeno:

  • El óxido férrico (Fe 2 O 3 ) es una sustancia marrón. Se produce por oxidación del hierro en exceso de oxígeno.
  • El óxido de hierro (II) (FeO) se forma durante la combustión directa del hierro, p. Ej. B. con la antorcha de corte. Es negro e inestable hasta 560 ° C.
  • El óxido de hierro (II, III) (Fe 3 O 4 ) se forma por conversión de FeO.

Dado que estos óxidos no forman una capa protectora sólida, un cuerpo de hierro expuesto a la atmósfera se oxida completamente. Cuando se recolecta y recicla antes de la oxidación final, el hierro oxidado y el acero oxidado son un codiciado y valioso portador de oxígeno en la producción de acero en el horno de fundición eléctrica. En el caso de la “cocción con acero”, este oxígeno en la chatarra de hierro actúa como un agente oxidante para oxidar (quemar) aditivos no deseados que reducen la calidad (por ejemplo, metales ligeros).

Sales

El hierro forma sales divalentes y trivalentes:

  • De hierro (II) cloruro (FeCl 2 ) se utiliza para la precipitación de sulfuro , Faulgasentschwefelung , biogás desulfuración , cromato de eliminación y fosfato; Esto incluye la precipitación simultánea.
  • El sulfato de hierro (II) (FeSO 4 ) también se llama sal verde debido a su color. Aplicaciones como elcloruro de hierro (II) , así como el sulfato de hierro (II) secocomo reductor de cromato, especialmente en el cemento contra la alergia al cromato.
  • Cloruro de hierro (III) (FeCl 3 ) puede de cobre se oxidan y se disuelve; por lo tanto, se pueden usar soluciones acuosas de cloruro férrico para el grabado suave de las placas de circuitos impresos. Fórmula de reacción:
Cu + 2 FeCl 3 = CuCl 2 + 2 FeCl 2
  • Sulfato de cloruro de hierro (III) (FeClSO 4 )

Todas las sales de hierro se usan entre otras cosas como floculantes y para la eliminación de fosfato, esto incluye pre-precipitación, precipitación simultánea, post-precipitación y copos de filtración y sulfuro de precipitación , Faulgasentschwefelung , biogás desulfuración

Otros compuestos de hierro

Compuestos de hierro individuales:

  • Fe 3 C, carburo de hierro ,
  • El Fe (CO) 5 , carbonilo de hierro , pentacarbonilo de hierro, IPC (I para hierro), se forma a presión del hierro y monóxido de carbono y, después de la descomposición, forma un polvo de hierro particularmente puro, el carbonil hierro, además del monóxido de carbono. Otra variante del carbonilo de hierro es Fe 2(CO) 9 y Fe 3 (CO) 12 .
  • Fe (SCN) 3 , tiocianato de hierro (III) , rodanida de hierro , tiene un color rojo sangre muy intenso y sirve para detectar iones Fe 3+ .