Obtención del elemento químico Hierro – Química

El elemento químico hierro es el metal de transición más abundante (ubicado en el bloque central de la Tabla Periódica de configuración electrónica que termina en d) en la corteza terrestre, y el cuarto entre todos los elementos químicos. Se puede decir que también es abundante en el Universo, ya que ya se han encontrado meteoritos que lo contienen como principal constituyente de la masa. El hierro se encuentra en una amplia gama de minerales, especialmente hematita, con la fórmula molecular Fe_dosO₃, en un compuesto magnético llamado magnetita, cuya fórmula molecular es Fe₃O₄y pirita, un compuesto que contiene átomos de azufre con la fórmula molecular FeS_dos. Gran parte de los compuestos del elemento hierro son de naturaleza oxidada, con mayor o menor impureza.

Los estados de oxidación más comunes para el catión de hierro son +2 y +3, que se identifican, respectivamente, por los sufijos OSO e ICO. Entre los compuestos que presentan hierro en estos estados de oxidación se encuentran el óxido ferroso (FeO) y el óxido férrico (Fe_dosO₃). Pero el elemento hierro aún puede dar lugar a compuestos en los que este elemento asume otros estados de oxidación, que pueden oscilar entre +4 y +6, que son menos habituales que los demás. Por ejemplo, en el compuesto ferrato de potasio, fórmula molecular K_dosF₃O₄, el hierro se encuentra en el estado de oxidación +6, habiendo perdido este catión seis electrones. Los estados de oxidación +4 y +5 del hierro se observan en procesos enzimáticos.

En los procesos de obtención del elemento químico hierro, merecen destacarse los que implican oxi-reducción (variación de NOX). Por ejemplo, existe la reducción de minerales de naturaleza oxidada, donde inicialmente los óxidos del elemento hierro se reducen con monóxido de carbono, produciendo así hierro metálico, según las ecuaciones siguientes, que expresan la reducción de magnetita.

Fe₃O₄ + 3CO → 3FeO + 3CO_dos

En la ecuación anterior, se necesitan tres moles de monóxido de carbono por cada mol de magnetita, por lo que el producto de interés es el óxido de hierro, que se obtiene en tres moles, junto con tres moles de dióxido de carbono.

FeO + CO → Fe + CO_dos

Este óxido de hierro luego reacciona con otra molécula de monóxido de carbono, dando como resultado hierro metálico (producto de interés) y dióxido de carbono como subproducto.

Este es uno de los procesos mediante los cuales se puede obtener hierro metálico elemental, y actualmente es relevante para la industria.

Referencias:
RUSSELL, John B .; Química General vol.1, São Paulo: Pearson Education of Brazil, Makron Books, 1994.
SARDELLA, Antonio; MATTHEW, Edegar; Curso de Química: química general, Ed. Ática, São Paulo / SP – 1995.
MAHAN, Bruce M .; MYERS, Rollie J .; Química: un curso universitario, Ed. Edgard Blucher LTDA, São Paulo / SP – 2002.