26. Hierro

Tenía muchas ganas de llegar por fin al metal de los metales: El hierro. El metal más importante y abundante del Universo.

Ya he hablado sobre el hierro y su formación en mi otro blog: Astronomíaparatontos. Comenté cómo se creaba hierro en las estrellas y cómo era el último elemento que se creaba a partir de las fusiones de otros átomos. Las estrellas jóvenes tienen una gran cantidad de hidrógeno que irá desapareciendo para crear helio, que se fusionará creando carbono, luego oxígeno, neón, silicio… pero todo esto está  más o menos bien explicado en el otro blog y no me voy a repetir.

Así que sí, nuestro Sistema Solar y todo el hierro de la Tierra se creó en una gran estrella (mucho más grande que nuestro Sol) que explotó en su día, creando una enorme nebulosa compuesta por un abanico enorme de elementos entre los que destacaba un abundante metal con 26 protones en su núcleo: El hierro (Fe).

Nebulosa de Orión o nido de futuras estrellas. 

El hierro es el metal más abundante de la Tierra. Pero la mayor parte se encuentra en el núcleo, que es prácticamente hierro y níquel fundidos que, además, nos proporcionan protección gracias al campo magnético que generan. 

En la Corteza Terrestre, que es donde vivimos, los elementos más comunes son el oxígeno, el silicio y el aluminio; y después el hierro. 

Otra cosa es que la Edad de Hierro se hiciera esperar, pero es que en la Prehistoria todo era más lento, claro. Debió ser una época apasionante, en realidad. España debía tener unos depósitos enormes de hierro a cielo descubierto. Tal y como los encontraron en Australia (hoy en día el país, con diferencia, con más cantidad de hierro), que había quedado prácticamente aislada durante tantísimo tiempo. De todas formas, aunque hubiera muchas minas al descubierto en antaño, el hierro no es fácil encontrarlo en estado puro. Reacciona muy fácilmente, como sabrás, con el oxígeno, es decir, se oxida muy fácilmente. El hierro cede normalmente 2 ó 3 electrones a quien los pudiera necesitar. El oxígeno siempre se presta, como sabes, a este tipo de negocios.

Enorme mina de hierro en Australia.

Así, lo más común es encontrarse óxido de hierro por ahí, mezclado con otras sustancias. Los óxidos de hierro más comunes son el óxido ferroso (FeO) y óxido férrico (Fe2O3). Estos óxidos se encuentran en rocas muy comunes como la hematita (Fe2O3 cristalizado, y de tonos rojizos, de ahí su nombre) o la magnetita (Fe3O4), la sustancia más magnética de la Tierra, cuyo nombre proviene de la región de Grecia Magnesia, que dio nombre también al magnesio y al manganeso. También hay hierro en otros minerales como por ejemplo la pirita (FeS), la siderita (FeCO3) o la ilmenita (FeTiO3). 

Precioso ejemplar de pirita (el oro de los necios) de Navajum (Soria). Una importantísima mina de este metal. (www.piritasdenavajun.com). Foto del blog Viajeros30.com.

Antes de que supiéramos cómo obtener hierro puro a partir de sus óxidos, ya había armas de hierro (normalmente mezcladas con níquel), y eso es porque éstas caían del cielo. Literalmente. Existen multitud de asteroides formados por hierro y níquel y, de vez en cuando alguno llega hasta la Tierra. (Pasa a ser un meteorito) (Recomiendo leer la entrada "Qué podemos ver en el cielo"). Hubo una época en la que esos trozos de metal valían incluso más que el oro. En la tumba de Tutankamón se encuentra, por ejemplo, una daga fabricada con hierro procedente de un meteorito. Puedes quedarte pensando en las implicaciones de esta frase el tiempo que quieras. 

La daga extraterrestre de Tutankamón.

Así que no pudimos obtener utensilios de hierro fabricados por nosotros mismos hasta hace más de 4000 años. En el siglo XII a.C. empieza la Edad del Hierro, y se dice, entonces, que el uso de este metal ya estaba bastante popularizado, al menos en Oriente próximo, la India y Europa (Grecia). Mucho antes existían los Hititas (Actual Turquía allá por el siglo XVIII a.C.), un imperio puntero en su época gracias a su dominio del hierro y la superioridad de sus armas frente a las de bronce de la época. Hasta Europa Occidental no llegaría hasta aproximadamente el siglo VII a.C.

El hierro se fabricaba en unos grandes hornos. Los primeros eran básicamente un agujero en el suelo, donde se echaba carbón y el mineral de hierro. La temperatura no llegaba a los 1535 grados necesarios para fundir el hierro, pero se obtenía un material de hierro algo blando con el que trabajaban a golpe de martillo. Más tarde, se creó el alto horno, cuyo funcionamiento era parecido al de hoy en día. En la parte inferior de dicho horno se hacía una abertura donde se insuflaba aire, que conseguía aumentar la temperatura y fundir el hierro. En el horno se echaba metal de hierro y carbón (hoy en día se echa coque y carbonato de calcio). Al final, el carbono se combina con el oxígeno del óxido para formar CO y el hierro queda libre. Al hierro fundido se le llama arrabio, y se vierte en un molde para darle forma y al resto, que no sirve, se le llama escoria, que es piedra caliza (utilizada para separar lo que no sirve del arrabio) más elementos como fósforo, azufre o manganeso.

Funcionamiento de un Alto Horno. 

El hierro puro se oxida muy rápidamente. Y no crea una capa de óxido que lo protege, como pasa con otros metales. El óxido aumenta su volumen perdiendo densidad, con lo que se va cayendo y permitiendo la oxidación de toda la pieza. Además, el hierro puro es blando. El proceso de carbonización del hierro (lo de añadirle carbón) se fue desarrollando en la Edad de Hierro… porque resultaba en un metal mucho más duro. También se recalentaba (al principio de los tiempos) en un lecho de carbón vegetal, lo que se descubrió que aumentaba su dureza. Lo que se obtenía era hierro forjado, que es hierro con una baja cantidad de carbono.

Torre Eiffel, construida a base de hierro forjado. 

Si al hierro le añadimos entre un 0´03 y un 2´14% de carbono obtenemos acero. (Si lo piensas, y fundiendo el hierro desde su inicio con carbón, lo que obtenían era, en realidad, acero. Solo que ahora se fabrica con mucho más control y precisión). Y el acero es, con diferencia, el metal más usado en el mundo. Supone, de hecho, un 95% del total. Acero proviene de la palabra “acies” en latín, que se refiere a la parte cortante de un cuchillo. (Para que veas para qué iba bien sobretodo al principio).

Si añadiésemos más carbono todavía, lo obtenido suele llamarse fundición.

Ya hemos hablado, además, de posibles mejoras del acero, cuando hablamos del cromo (importantísimo), vanadio… porque es que encima hay muchos y variados tipos de acero. Sin ese acero, hoy no seríamos nada. Además de los elementos añadidos a la aleación, también se puede recubrir con otros para protegerlo del exterior, como recubrirlo de cromo o níquel. Por cierto, y como inciso, el óxido de hierro y el aluminio, si se mezclan, producen una reacción bastante espectacular, en la que el aluminio le roba el oxígeno al óxido generando mucho calor).

El acero, y por lo tanto el hierro, es muy usado en la construcción. Casi todos los edificios modernos tienen una estructura de hierro. (El hormigón armado, por ejemplo, es hormigón solidificado entre barras de hierro). 

El hierro se utiliza para construir cualquier tipo de máquina, herramienta o utensilio que se te ocurra. 

Como curiosidad, contar que hoy en día casi todo el hierro del mundo está algo ionizado (tiene alguna particulilla radiactiva en su estructura). Si se requiere para fabricar máquinas de medida que funcionen con extrema precisión, es muy difícil encontrar hierro sin radiación, así que para éstos casos se utiliza el hierro de los barcos hundidos de la primera guerra mundial que han quedado protegidos de la radiación ambiental. Imagina. 

En definitiva, el hierro es muy útil y su utilidad se la debemos, fundamentalmente (todo sea dicho) a su abundancia.

¿Y qué pasa cuando un elemento es tan abundante en un planeta con vida? Pues que la vida se sirve de ese metal. Y eso pasa con el hierro, que forma parte de muchas proteínas de nuestro cuerpo. La más conocida, sin duda, la hemoglobina de nuestra sangre. La hemoglobina está presente en los glóbulos rojos, que son los encargados de transportar el O2 y el CO2 desde y hacia los pulmones. No cabe duda, por lo tanto, de su importancia. El primero en detectar el hierro de la sangre fue un Italiano en 1746, Doménico Gusmano Maria Galeazzi, que lo logró, ojo al dato, utilizando imanes.

Necesitamos tener unos 3 ó 4 gramos de hierro en nuestro cuerpo. Nuestro cuerpo lo guarda en forma de Ferritina, una proteína que utilizan las células cuando lo necesitan. He de decir que el hierro de los animales lleva "hemo" con lo que se absorbe mejor (una cosa que tienen que tener en cuenta los vegetarianos). Si nos falta hierro, tendremos anemia, y un exceso del mismo puede llegar a ser tóxico. Las transferrinas son las encargadas de eliminar el hierro en exceso de nuestro cuerpo (lo transportan) pero puede llegar un momento en el que se vean sobrepasadas, cosa que tampoco es muy común.

Siguiente elemento: El cobalto.