HIERRO

Nombre: Hierro

Símbolo: Fe

Grupo: 8

Período: 4

Bloque: d

Categoría: Metales de transición

Número atómico: 26

Masa atómica: 55,845 u

Electrones por capa: 2, 8, 14, 2

Electronegatividad: 1,83

Densidad: 7,874 gr/cc

Punto de Fusión: 1538ºC

Punto de Ebullición: 2861ºC

Conductividad Térmica: 79 W (m·K) 

Conductividad Eléctrica: 1 × 10^7 S/m 

Orden Magnético: Ferromagnético

Estado Ordinario: Sólido

Estados de Oxidación: -4, -2, -1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Dureza Mohs: 4

Dureza Vickers: 608 MPa

Dureza Brinell: 490 MPa

Isótopos más estables: Fe-54 (5,85%), Fe-56 (91,75%), Fe-57 (2,12%), Fe-58 (0,28%)

Descubridor: Se conoce desde la Antigüedad

El hierro, Fe, no solo es el metal más relevante desde el punto de vista material, sino también uno de los elementos más determinantes para la vida tal como la conocemos. Decir “metal” es, en la mayoría de los contextos, decir hierro: la imagen de un color gris “metálico” genérico en manuales y reseñas obedece a que, cuando no se especifica otro, se hace referencia a este elemento. Tal es su relevancia que, en ocasiones, ambos términos se usan de forma intercambiable.

Es el metal más abundante de la Tierra y el cuarto elemento más frecuente en la corteza terrestre. Si pudiéramos cortar el planeta como un huevo cocido, encontraríamos que el núcleo y gran parte del manto interno se componen casi íntegramente de hierro. Este dominio no es exclusivo de nuestro mundo: también es el elemento más abundante, en proporción de masa, en los otros tres planetas rocosos del sistema solar —Mercurio, Venus y Marte—, así como en satélites de composición similar a la terrestre, como la Luna, Fobos, Deimos, Europa o Titán. Incluso en el Sol, aunque su concentración no llega al 1 %, la colosal masa estelar hace que esa fracción equivalga a miles de millones de toneladas.

En el contexto cósmico, el hierro es el metal más abundante del universo observable. Representa el producto final de la fusión nuclear en estrellas masivas, donde, tras el agotamiento de combustibles más ligeros, el proceso de “quema del silicio” conduce a la formación del isótopo radiactivo Ni⁵⁶, que decae en Co⁵⁶ y finalmente en Fe⁵⁶ en un plazo de apenas tres meses. Los núcleos de Fe⁵⁶ y Fe⁵⁸, junto con Ni⁶², poseen las energías de enlace más elevadas entre todos los isótopos estables conocidos, lo que los convierte en configuraciones nucleares prácticamente perfectas. Una vez formado, el hierro marca el límite energético de la fusión estelar: más allá de él, solo queda el colapso y la supernova.

Desde el punto de vista mecánico y físico, el hierro es un material insustituible por su equilibrio entre resistencia, maleabilidad, abundancia y coste. Es barato, reciclable, polivalente y esencial en más campos que cualquier otro metal. Antes incluso de ser trabajado en hornos y fraguas, ya era valorado en estado natural: el hierro meteórico, aleado con níquel en proporciones que podían alcanzar el 60 %, ofrecía una resistencia a la oxidación superior a la del hierro terrestre. Aproximadamente uno de cada diez meteoritos que impactan en la Tierra es metálico, compuesto por aleaciones naturales de hierro y níquel denominadas kamacita o taenita, según el porcentaje de níquel presente. Estos meteoritos también contienen trazas minúsculas de metales preciosos como rodio, rutenio e iridio, lo que sugiere que el núcleo terrestre podría ser rico en ellos, aunque resulten extremadamente escasos en la corteza.

La historia del hierro es inseparable de la historia de la humanidad. Su uso ha facilitado conquistas, guerras y defensas, pero también ha impulsado avances agrícolas, arquitectónicos e industriales que han transformado la vida humana. Sin hierro, no existiría el acero, y sin acero, la civilización moderna carecería de gran parte de sus infraestructuras y herramientas básicas.

Los primeros objetos de hierro que han llegado a nosotros datan de al menos el IV milenio a.C. y, en su mayoría, proceden de hierro meteórico, cuyo contenido en níquel retrasaba la corrosión. El hierro terrestre, más reactivo y difícil de conservar en estado puro, se empleó algo después. De los “siete metales” conocidos en la Antigüedad, era el más difícil de trabajar por su alta reactividad y su punto de fusión relativamente elevado.

La denominada “Edad del Hierro” se inició en la antigua Sumeria, expandiéndose hacia oriente (India, China, Japón) y occidente (Persia, Grecia, Roma, Iberia, Britania y Escandinavia). Algunas culturas pasaron de la piedra directamente al hierro; otras apenas lo trabajaron. Su valor estratégico radicaba en la fabricación de armas más resistentes y eficaces que las de bronce, lo que llevó a su desarrollo intensivo en regiones como Siria y, posteriormente, en centros metalúrgicos como Damasco o Toledo, célebres por la calidad de sus aceros. En Europa central, especialmente en territorios germánicos, la siderurgia se consolidó antes incluso de la Edad Media.

La producción masiva de acero, sin embargo, no llegó hasta la Revolución Industrial en Inglaterra y Alemania, momento en el que se convirtió en la base del poderío económico y militar de ambas naciones. España, Francia y Portugal, potencias previas, no pudieron competir en volumen productivo pese a disponer de técnicas de calidad. En el País Vasco, la apuesta por los altos hornos sentó las bases de la industria moderna en la región, mientras que en Japón se perfeccionaron métodos de origen chino para alcanzar niveles de excelencia.

Hoy en día, la siderurgia sigue siendo uno de los pilares industriales mundiales. A lo largo del siglo XX, fue la columna vertebral de economías como la estadounidense, que, desde la revolución automovilística impulsada por Henry Ford, convirtió el acero en símbolo de desarrollo. Aunque la industria electrónica esté ganando protagonismo, seguimos viviendo en una era en la que el acero —y, por ende, el hierro— es insustituible. Como en el pasado, condiciona nuestro presente y, probablemente, seguirá definiendo nuestro futuro.  

Existe un curioso fenómeno cuando se pregunta por el color del hierro metálico a personas que no están familiarizadas con la metalurgia: la mayoría responde “negro”. Esta confusión se debe a que, en la vida cotidiana, el “hierro” que vemos rara vez es hierro puro, sino piezas fabricadas en fundición o en hierro dulce —rejas, clavos oxidados, tapas de alcantarilla, esculturas, puentes, raíles de ferrocarril, locomotoras antiguas, utensilios de cocina como sartenes y palas—, todas ellas alteradas por oxidación natural o tratamientos superficiales. En consecuencia, lo asociamos con tonos oscuros o rojizos.

En realidad, el hierro puro presenta un color gris metálico luminoso, comparable al del platino, con un matiz apenas azulado según la iluminación. Sin embargo, pierde rápidamente ese brillo debido a su alta reactividad con el oxígeno, lo que explica que casi nunca lo observemos en estado prístino fuera de entornos controlados.

La diferencia esencial entre hierro y acero no radica en el color, sino en la composición química. El hierro (Fe) es un elemento de la tabla periódica y puede obtenerse con purezas superiores al 99,999 % mediante métodos como la electrólisis. Este “hierro electrolítico” es raro y costoso: su precio por gramo se aproxima al de la plata esterlina. En la naturaleza y en la industria, el hierro puro es excepcional, pues incluso trazas mínimas de carbono, silicio o manganeso modifican sus propiedades.

El acero, en cambio, es una aleación de hierro y carbono, con un contenido de este último comprendido entre 0,002 % y 2,14 % en masa. Por debajo de 0,002 % de carbono (>99,998 % Fe) seguimos hablando de hierro puro; por encima del 2,14 %, el material pasa a considerarse fundición. La fundición no es hierro puro ni acero, sino hierro con una saturación de carbono parcialmente disuelto, lo que le confiere mayor fragilidad pero también facilidad de moldeo. Pese a ello, muchas piezas antiguas fabricadas en fundición se denominan coloquialmente “hierros”, cuando su composición las acerca más al acero.

El acero inoxidable constituye un caso particular: es toda aleación con base de hierro que contiene un mínimo de 10,5 % de cromo (Cr) en masa. El cromo forma en la superficie una fina capa pasiva de óxido de cromo (Cr₂O₃) que protege el material de la corrosión. Menos de ese 10,5 % no basta para clasificarlo como inoxidable, aunque la resistencia a la oxidación pueda ser alta. No existe un límite máximo de cromo salvo en composiciones extremas donde su porcentaje supera al del hierro, como en aleaciones especiales Cr⁹⁵Fe⁵. Tampoco se consideran aceros inoxidables aquellas aleaciones ricas en cobalto o níquel en las que la suma de estos elementos iguala o excede el contenido de hierro, como ocurre en ciertas superaleaciones Co-Ni con un 20-25 % de Fe.

En el uso cotidiano, es habitual llamar “hierro” al acero al carbono y “acero” al acero inoxidable. Este uso laxo no es incorrecto desde un punto de vista coloquial, pero en contextos técnicos y científicos es importante distinguir con precisión entre hierro puro, acero, fundición y acero inoxidable. Entender esta diferencia permite comprender mejor las propiedades y aplicaciones de cada material y, con ello, elegir el más adecuado para cada función.

El hierro, con una pureza de 99,999 % o superior, se presenta como un metal de transición de color gris metálico, desprovisto del brillo intenso o los matices característicos de metales como el cobalto, el níquel, el iridio, el titanio o el tántalo, que pueden exhibir tonalidades rosas, doradas o azules. Su apariencia es sobria, sin reflejos distintivos, pero su valor radica en sus propiedades físicas y químicas. Maleable y dúctil, el hierro puro posee una dureza moderada de 4 en la escala de Mohs. En aire seco, puede mantenerse sin corroerse por un tiempo, aunque no indefinidamente sin mantenimiento. Contrario a la creencia de que el hierro ultrapuro (>99,9999 %) no se oxida, este metal es intrínsecamente reactivo, formando óxidos como la hematita (Fe₂O₃) y la magnetita (Fe₃O₄) con relativa rapidez, especialmente en presencia de humedad o agua líquida, donde produce hidróxidos. Estos compuestos se distinguen por sus colores: los óxidos anhidros muestran tonos rojizos, marrones o negros, mientras que los hidróxidos exhiben colores más vivos, desde amarillo y naranja hasta rojo carmín y marrón.

Físicamente, el hierro es un metal excepcionalmente completo. Combina maleabilidad y ductilidad con una notable tenacidad, resistiendo impactos sin fracturarse. Es un conductor aceptable de calor y electricidad, moderadamente rígido, fácilmente soldable y altamente reciclable. Su sensibilidad a los aleantes es única: pequeñas variaciones en la composición, como un 2 % o 4 % de manganeso en un acero, generan cambios drásticos en sus propiedades, a diferencia de aleaciones como el bronce, donde las diferencias son menos marcadas. Esta versatilidad permite que el hierro puro, inicialmente blando, alcance durezas de hasta 7 en la escala de Mohs o rigideces superiores a 2000 MPa en las escalas Vickers y Brinell, dependiendo de la aleación. Algunas aleaciones resultan más maleables que el hierro puro, mientras que otras son tan frágiles que se fracturan bajo impacto sin deformarse.

El hierro comparte con solo tres elementos de los 94 de la tabla periódica su naturaleza ferromagnética, lo que lo hace sensible a campos magnéticos y capaz de magnetizarse temporalmente con el tratamiento adecuado. Además, puede disolver pequeñas cantidades de carbono sin formar carburos binarios, como ocurre con el cromo, el wolframio o el titanio, lo que lo convierte en una matriz ideal para contener carbono o incluso grafito puro sin combinarse químicamente. Otra característica notable es su capacidad para generar chispas por fricción, debido a su alto coeficiente de rozamiento, lo que requiere lubricantes en piezas de aleaciones ferrosas para minimizar el desgaste, a diferencia de las aleaciones de cobre, que presentan menor fricción.Desde un punto de vista biológico, el hierro es un oligoelemento esencial para la vida. Su afinidad equilibrada con el oxígeno permite que forme parte de moléculas orgánicas complejas, como la hemoglobina, donde su presencia es insustituible, facilitando procesos vitales mediante la unión y liberación del oxígeno.

El hierro (Fe) puro posee una resistencia a la corrosión ligeramente superior a la de los aceros comunes. Es un material no inflamable y no volátil, pero se corroe con facilidad en presencia de humedad, incluso en forma de vapor. Aunque es estable en aire seco, las condiciones ambientales rara vez garantizan esta estabilidad. Por ello, el metal se conserva mucho mejor en espacios cerrados y secos que a la intemperie.

Las piezas de hierro requieren un mantenimiento regular que incluye la limpieza periódica, seguida de la aplicación de aceites u otros recubrimientos para prevenir el contacto con el agua y la humedad. La reacción con el agua no es espontánea, sino lenta, pero aun así produce óxido en pocos días. A diferencia de los óxidos de otros metales como el titanio, el vanadio o el cromo, que son estables y forman una capa protectora superficial, el óxido de hierro no se detiene. Este avanza hasta comprometer por completo la integridad de la pieza. Esto explica por qué los objetos de hierro sumergidos en el mar, como los antiguos pecios, se desintegran mucho más rápidamente que los de otros metales más nobles.

El hierro es vulnerable a la mayoría de las soluciones químicas. Las reacciones con elementos altamente oxidantes, como los ácidos que contienen halógenos, son rápidas y muy perjudiciales. De hecho, el ataque con halógenos puros es aún más agresivo. Sin embargo, existen excepciones: los ácidos nítrico (HNO3​) y sulfúrico (H2​SO4​) concentrados pueden ser beneficiosos para el hierro hasta cierto punto. Estos ácidos crean capas pasivas en su superficie, protegiéndolo de una mayor corrosión. La tolerancia del hierro al ácido sulfúrico concentrado es similar a la del plomo (Pb), que también desarrolla una capa de pasivación superficial. Además, el hierro es resistente a los álcalis, incluso cuando están calientes.

Gran parte de este comportamiento químico se aplica a los aceros al carbono más comunes. Esto se debe a que, aunque las propiedades mecánicas difieren notablemente entre el hierro puro y un acero con alto contenido de carbono, el porcentaje de hierro sigue siendo muy elevado (típicamente >97%). El hierro es especial porque, al contrario que el aluminio, cuya resistencia a la corrosión disminuye al ser aleado, cualquier cosa que se le añada (excepto azufre y el propio carbono en ciertos contextos) tiende a aumentar su resistencia a la corrosión. Esta característica se observa en los aceros rápidos, que contienen altos niveles de cromo (Cr), vanadio (V), molibdeno (Mo) y wolframio (W). De manera similar, la adición de níquel (Ni) y silicio (Si) mejora la resistencia a la corrosión, aunque esto a menudo se traduce en una pérdida de tenacidad. El porcentaje de carbono, sin embargo, tiene un papel más complejo y altera esta resistencia, especialmente en los aceros inoxidables. La mayoría de los metales aleados con el hierro, con algunas excepciones como el manganeso, contribuyen a una mayor resistencia frente a la corrosión.

El hierro (Fe) es uno de los metales más importantes a nivel folclórico y cultural, a la par del oro, la plata y el cobre. Se ha consolidado como un sinónimo de fuerza, resistencia y tenacidad, atributos que se aplican a personas, animales y objetos inanimados en innumerables obras literarias y expresiones cotidianas. A menudo, usamos frases como "fuerte como el hierro" o "de hierro" para describir algo o a alguien inquebrantable, incluso si no es de manera literal. En la mitología y las religiones, el hierro ha ocupado un lugar central. Está fuertemente asociado con el dios de la guerra, Marte (Ares), y con los signos zodiacales Aries y Escorpio. Esta conexión lo vincula con el principio masculino, la beligerancia, la agresividad y otros rasgos combativos. 

El planeta Marte, que lleva el nombre del dios romano, debe su característico color rojo a la abundancia de óxidos de hierro en su superficie. La asociación del hierro con la guerra se debe principalmente a su uso en la fabricación de armas y armaduras, como espadas, hachas y puntas de lanza. El fuego, un elemento con gran relevancia folclórica, se utiliza para moldear este metal, lo que permite a la humanidad superponerse a los animales que le aventajan físicamente. Los dioses de la forja, como Hefesto o Vulcano en la mitología grecorromana, eran los encargados de trabajar el metal para fabricar las armas de los dioses mayores. Un ejemplo icónico es el martillo de Thor, el príncipe de los dioses nórdicos, que según la Edda en prosa, fue forjado a partir de una mezcla de hierro y oro. El hierro se menciona en textos sagrados como la Biblia, el Corán y el Talmud, a veces con connotaciones positivas y otras negativas. 

Un ejemplo es la famosa frase de Jesús a Pedro: "quien a hierro mata, a hierro muere". En el folclore animista, el hierro se usaba tradicionalmente para repeler a los demonios y los espíritus malignos. Aunque hoy en día asociamos más la plata con la lucha contra las fuerzas oscuras, el hierro fue el metal original utilizado en la confección de amuletos, probablemente debido a su escasez y valor en la antigüedad. La invulnerabilidad y la indestructibilidad se simbolizan a menudo con el término "de hierro" o "de acero". Ejemplos de esto incluyen el "Telón de Acero" o el apodo de Superman, el "Hombre de Acero". En algunas tribus del África subsahariana, los clanes de herreros son muy respetados, ya que su oficio es considerado una forma de magia, un arte que trasciende lo material. La forja del metal no es vista simplemente como una habilidad técnica, sino como un acto de creación místico. 

En resumen, el hierro y sus aleaciones, como el acero, poseen un valor cultural muy superior al de casi cualquier otro metal, comparable únicamente al del oro. Aunque cada uno simboliza valores distintos, ambos son omnipresentes y fundamentales en las narraciones, creencias y expresiones de las culturas de todo el mundo.