UNA TIERRA SIN HIERRO

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: UNA TIERRA SIN HIERRO

Índice

Papel del hierro en el planeta

El hierro y los combustibles

El hierro como materia prima

El hierro en los seres vivos

Preguntas 3 y 4

Preguntas 1 y 2

Preguntas 7 y 8

Preguntas 5 y 6

Informe final

PAPEL DEL HIERRO EN EL PLANETA TIERRA

1: Busca información acerca del comportamiento de los materiales paramagnéticos, diamagnéticos y ferromagnéticos y sobre la temperatura de Curie. A partir de ella argumenta sobre la cuestión: “El campo magnético terrestre, ¿esta causado exclusivamente por la presencia de hierro en el núcleo de nuestro planeta?”

Los materiales denominados diamagnéticos se caracterizan por ser repelidos por los imanes (es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos, que son atraídos por los imanes). El diamagnetismo se puede explicar de forma sencilla si se considera una consecuencia de aplicar la Ley de Lenz a nivel molecular. Por otro lado, las características de los materiales ferromagnéticos son: - Pueden imantarse mejor que los demás materiales, la facilidad con la que se imantan es muy diferente según sea el valor del campo magnético aplicado. - Conservan la imanación cuando se suprime el campo. - Tienden a oponerse a la inversión del sentido de la imanación una vez imantados. - Los materiales ferromagnéticos pierden sus propiedades por encima de la temperatura de Curie adquiriendo las propiedades de un material paramagnéticos. Finalmente, los materiales paramagnéticos son aquellos cuya suma neta de los momentos magnéticos permanentes de sus átomos o moléculas es nula. Estos materiales tienen un comportamiento magnético muy débil. Si se aplica un campo magnético exterior lo suficientemente elevado, los momentos magnéticos de los materiales paramagnéticos se tienden a ordenar de forma paralela al mismo. Por tanto, los dipolos se orientan en la misma dirección y sentido que el campo aplicado. Otra característica que los diferencia de los materiales ferromagnéticos es el hecho de que cuando se elimina el campo externo aplicado el efecto del paramagnetismo desaparece. Por todo esto, ante la pregunta que se ha planteado, el núcleo de la Tierra está formado por hierro, encargado de llevar a cabo el ferromagnetismo que la hace girar. Sin embargo, hemos visto que, si se eleva a la temperatura de Curie, estos pierden sus propiedades, una temperatura que se alcanza a los 20 km por debajo de la superficie terrestre. Por ello, muchas teorías actuales hablan de fuentes de energía presentes en el núcleo, que junto al hierro forman el campo magnético de la Tierra.

2: ¿Qué ocurriría si el núcleo terrestre no estuviera formado en parte por hierro? Ya hemos visto cuál es el comportamiento de un material ferromagnético. Escribe la configuración electrónica del hierro y compárala con un metal del grupo. ¿Es posible desaparear electrones en este último? ¿Tendría un comportamiento ferromagnético?

El hierro en constante cambio en el núcleo forma este poderoso escudo alrededor de la Tierra que nos protege de la dañina radiación cósmica y solar. En ausencia de ese escudo, habría un ataque brutal de rayos de radiación que pueden causar cáncer y sobrecalentar el planeta. Configuración electrónica del Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 . El hierro tiene dos electrones desapareados. Configuración electrónica del Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 No se puede desaparear electrones Si tuviera electrones desapareados si tendría un comportamiento ferromagnético.

EL HIERRO COMO MATERIA PRIMA

3: Identifica el tipo de sustancia que es el hierro y sus principales propiedades mecánicas. ¿Cómo variarían esas propiedades con la adición de carbono al hierro en el acero?

El hierro es un metal de transición (número atómico 26). Las propiedades mecánicas del hierro son: - Maleabilidad: El hierro es maleable, es decir, puede deformarse sin romperse y por eso pueden fabricarse delgadas capas de hierro. - Dureza: Su alta dureza lo hace muy resistente a ser rayado por otro. - Alta densidad: Un pequeño volumen de hierro tiene mucho peso. - Alta conductividad térmica: El hierro se utiliza como componente principal de utensilios de cocina que deben ser capaces de alcanzar altas temperaturas. - Baja conductividad eléctrica: Respecto a otros metales, el hierro no conduce muy bien la corriente eléctrica, por lo que no es usado para fabricar cables o dispositivos eléctricos. - Tiene propiedades magnéticas: El magnetismo es un fenómeno físico por el que ocurre la atracción o repulsión que determinados materiales ejercen sobre otros, y el hierro es el metal magnético por excelencia. El hierro, en general, no se utiliza en estado puro, con excepción de los casos en los que se quiere aprovechar sus propiedades magnéticas. Con el aumento del carbono en el acero se consiguen propiedades mecánicas como el aumento de la dureza y resistencia; también disminuye la ductilidad, soldabilidad y elongación. Cuando el material es duro y resistente es ideal para utilizarlo en construcciones. Un 90% del acero más utilizado es el acero al carbono y se encuentra presente en distintos productos cotidianos.

4: Uno de los problemas que presentan más frecuentemente los objetos de hierro (Fe) es su corrosión mediante la formación de herrumbre (Fe2O3). Esta corrosión se ve acentuada en las zonas costeras o en que zonas donde es más frecuente la lluvia ácida, ¿por qué?

La formación de herrumbre o corrosión de hierro se produce cuando los materiales metálicos están en contacto con el oxígeno y la humedad, donde debido a una reacción electroquímica de transferencia de electrones entre ambos elementos (Fe y O2). Además, las sales ácidas aceleran este proceso de corrosión, mientras que las sales alcalinas lo enlentecen o inhiben.

5: El hierro es el responsable del color de nuestra sangre, gracias a su presencia en el grupo hemo. ¿Es suficiente la presencia del grupo hemo para transportar oxigeno o es necesaria, además, la presencia de una proteína?

La proteína de nuestro cuerpo encargada del transporte de oxígeno es la hemoglobina, gracias a ella nuestro organismo transporta el oxígeno, esta proteína posee 4 grupos hemo que a su vez contienen el hierro. Sin hierro, la sangre no puede transportar oxígeno. El cuerpo normalmente obtiene hierro a través de la alimentación.

6: Hace algunos años surgió una hipótesis según la cual se podría disminuir el efecto invernadero fertilizando las aguas oceánicas con hierro. Busca información acerca de esta hipótesis y contrasta su validez analizando las ventajas e inconvenientes que podría causar sobre el medio ambiente.

Esta fertilización de aguas oceánicas consiste en la suministración de hierro en aguas ricas en nutrientes para fomentar el crecimiento del plancton como estrategia al cambio climático, ya que este absorbe el CO2 del ambiente. El problema, es que este experimento se ha comprobado sólo a pequeña escala y con cantidades muy controladas, mientras que las empresas encargadas de este fenómeno quieren verter 100 toneladas de hierro al mar. Muchos científicos critican que el capitalismo de las grandes empresas está tomando el control y están dejando en un segundo plano a la ciencia, por lo tanto, podría ocurrir el hecho de que por intentar solucionar el problema del CO2, estemos destrozando el ecosistema de otra forma. Se habla de un método peligroso, ya que al aumentar de forma descontrolada la cantidad de plancton y hierro en el mar estaríamos creando algo antinatural que amenace los ecosistemas de otra forma.

7: Existe un tipo de combustible que se denomina “gasolina sin plomo”; ¿contiene inicialmente plomo la gasolina que se obtiene del petróleo? ¿Por qué crees que se destaca que la gasolina no contenga plomo?

La gasolina con plomo causa peligro para la salud y para el medio ambiente. Por eso se eliminó gradualmente. La gasolina es formada con el petróleo refinado utilizado como combustible es esencial para transporte, el combustible primario que hace funcionar los motores de combustión interna que mueven la mayoría de los automóviles y otros sistemas de transporte. Como el plomo no interviene en la combustión se expulsa con los gases de escape y contamina el aire, el polvo, el suelo, el agua e incluso los cultivos alimentarios. La gasolina que se obtiene directamente del petróleo puede llevar mercurio, cadmio, plomo, arsénico. Pero en la que se usa que es formada con petróleo refinado ya no contiene plomo que es un gas toxico El tetraetilo de plomo es un metal pesado que afecta al sistema nervioso y al corazón por eso se dejo de usar y ayuda a reducir el consumo y limita las emisiones de partículas contaminantes.

8: Una de las sustancias que han sustituido a los compuestos de plomo en las gasolinas han sido los ferrocenos. ¿para qué se añaden los ferrocenos a las gasolinas? ¿Cómo afectan los ferrocenos al índice de octano?

El ferroceno es un compuesto organometálico cuya fórmula es [Fe(η5- C5H5)2]. El ferroceno y sus derivados son agentes antidetonantes son utilizados en el combustible para motores de gasolina yaque son más seguros que el tetraetilo de plomoque se utilizaba anteriormente. Una solución de aditivos de gasolina que contiene ferroceno que puede añadirse a la gasolina sin plomo para que pueda ser utilizado en vehículos de época que han sido diseñados para funcionar con gasolina con plomo. En los motores alimentados de diésel el ferroceno reduce la producción de hollín y se consigue una menor contaminación. El octanaje o índice de octano mide la capacidad de antidetonación de la gasolina, es decir, hasta qué punto esta aguanta sin detonar prematuramente. Por tanto, el índice de octano u octanaje determina la capacidad antidetonante de la gasolina cuando se comprime dentro del cilindro. Gracias a los aditivos de ferroceno se aumenta el octanaje mejorando el motor.

INFORME-CONCLUSIÓN FINAL

Tras realizar esta investigación he comprendido la relevancia que tiene el hierro en nuestro planeta y en nosotros, Tanto en acciones de la vida cotidiana o el funcionamiento de nuestro cuerpo y los avances que ha llegado a tener a lo largo del tiempo. En el medioambiente es un elemento fundamental en la fotosíntesis de las plantas y para el crecimiento de fitoplancton en el mar. También el cuerpo necesita el hierro para fabricar la hemoglobina que es una proteína de los glóbulos rojos que transporta el oxígeno de los pulmones a distintas partes del cuerpo y también la mioglobina que es una proteína que suministra oxígeno a los músculos. Cuando se creo la tierra se definió la cantidad de hierro presente en el manto rocoso y a partir de ahí ha sido uno de los elementos más importante para la formación de la vida. El origen de la vida tuvo como consecuencia que todas las formas de vida tengan una gran dependencia del hierro para infinidad de procesos biológicos. Es el cuarto elemento mas abundante y el segundo de los metales, es un elemento vital en todos los seres, El hierro esta en constante cambio, en el núcleo forma un escudo alrededor de la Tierra que nos protege de la dañina radiación cósmica y solar si no estuviera ese escudo habría una gran cantidad de rayos de radiación que causan cáncer y se sobrecalentaría el planeta. En conclusión el hierro es un metal necesario para la vida en el planeta y se usa en muchos ámbitos como construcción, industria, etc. Es vital para los seres vivos y su falta o su exceso puede provocar enfermedades y sin la existencia del hierro ni la Tierra se hubiese formado ni nuestro cuerpo hubiese funcionado.

¡Muchas gracias!

Tabajo realizado por:Álvaro Vilches Santiago