El hierro y la edad de hierro

CONTENIDO Introducción  Prefacio  I. El átomo ¿De qué se ocupa la Geoquímica? El átomo y el elemento químico Los átomos que nos circundan Nacimiento y comportamiento del átomo en el universo Cómo Mendeléev descubrió su ley El sistema periódico de los elementos de D. I. Mendeléev en nuestros días Importancia del sistema periódico de los elementos de Mendeléev en la Geoquímica El átomo se desintegra. Uranio y radio El átomo y el tiempo II. Los Elementos Geoquímicos en la Naturaleza El silicio, fundamento de la corteza terrestre El carbono, base de todo lo vivo El fósforo, elemento de la vida y del pensamiento El azufre, propulsor de la industria química El calcio, símbolo de firmeza El potasio, fundamento de la vida de las plantas El hierro y la edad de hierro El estroncio, metal de las luces rojas El estaño, metal de los botes de conserva El yodo, elemento que se halla en todas partes El flúor, elemento que todo lo corroe El aluminio, metal del siglo XX El berilio, metal del futuro El vanadio, fundamento del automóvil El oro, rey de los metales Elementos raros dispersos III. Historia del Átomo en la Naturaleza Los meteoritos, emisarios del universo Los átomos en la profundidad de la Tierra Historia de los átomos en la historia de la Tierra Los átomos en el elemento aéreo Los átomos en el agua Los átomos en la superficie terrestre Los átomos en la célula viva Los átomos en la historia de la humanidad IV. Pasado y Futuro de la Geoquímica De la historia de las ideas geoquímicas ¿Cómo fue dada su denominación a los elementos químicos y a los minerales? La Química y la Geoquímica en nuestros días Viaje fantástico por la Tabla de Mendeléev Las conquistas del futuro Final del libro V. Apéndices El geoquímico en el campo Notas breves sobre los elementos químicos Aclaraciones a algunos términos y nombres que aparecen en el texto

Capítulo 16 EL HIERRO Y LA EDAD DE HIERRO El hierro no es sólo el metal más importante de la naturaleza que nos rodea, sino también la base de la civilización y de la industria, un arma de guerra y de trabajo pacífico. Es difícil encontrar en toda la Tabla de Mendeléev otro elemento que se halle tan ligado con el pasado, presente y futuro de la humanidad. Con palabras admirables habló del hierro uno de los primeros mineralogistas de la Roma antigua, Plinio el Viejo, que pereció en el año 79 de nuestra era durante la erupción del Vesubio asfixiado por el "polvo y cenizas vomitadas por el volcán"; así escribió, refiriéndose a Plinio, el mineralogista ruso Vasili Severguín hace más de cien años. En su magnífica traducción leemos las páginas vivas de la historia del hierro, tal como fue descrita por Plinio: "Las minas de hierro hicieron don al hombre del arma más excelente y más perversa. Ya que con ella hendimos la tierra, plantamos las matas, labramos los campos de las feraces huertas y, podando las viñas silvestres con uva, las hacemos retoñar cada año. Con esta arma construimos casas, demolemos las piedras y empleamos el hierro en usos análogos. Pero con ese mismo hierro hacemos la pelea, la lucha y el pillaje; y le utilizamos no sólo de cerca, sino también lanzándolo alado a lo lejos, ya desde troneras, con las vigorosas manos, bien en forma de flechas emplumadas. En mi opinión, este es el artificio más depravado del ingenio humano. Pues para que la muerte alcance más pronto al hombre, la hicimos alada, dotamos de plumas al hierro. De todo lo cual hay que adjudicarse la culpa al hombre y no a la naturaleza". La lucha por el hierro transcurre a través de toda la historia de la humanidad, iniciándose en los milenios IV y III antes de nuestra era, cuando por primera vez aprendió el hombre a dominar y manejar este metal. Es posible que al principio se limitara a recoger las piedras caídas del cielo, los meteoritos, y de ellos elaboró utensilios parecidos a los que usaban los aztecas de México, los indios de América del Norte, los esquimales de Groenlandia y los habitantes del Cercano Oriente. No en vano existe una antigua leyenda árabe en la que se dice que el hierro es de origen celestial. Figura 16.1 Emblema alquimista del hierro, que se utilizaba en la Edad Media Incluso, en el lenguaje kóptico se le llama "piedra del cielo". Los árabes, haciendo eco a las antiguas tradiciones egipcias, decían que en el desierto de Arabia llueven gotas de oro del cielo; en la tierra, el oro se transforma en plata y, después, en hierro negro,como castigo a las tribus que intentan posesionarse de las dádivas del cielo. Durantemucho tiempo, el hierro no adquirió amplia difusión, puesto que su extracciónpor fusión de los minerales presentabagrandes dificultades, y, las piedras caídas del cielo, los meteoritos, eran muy escasos. Solamente a partir del primer milenio de nuestra era, el hombre aprendió a fundir los minerales de hierro, y la edad de bronce fue reemplazada por la edad de hierro que se mantiene hasta nuestros días en la historia de la civilización. Figura 16.2 Cuadro de una fábrica productora de hierro (siglo XIX) En la compleja vida histórica de los pueblos, la lucha por el hierro, lo mismo que por el oro, jugó siempre un gran papel; pero un verdadero dominio de este metal no fue posible para los metalurgos de la edad media, ni para los alquimistas; esto se logró sólo a comienzos del siglo XIX; y de forma gradual el hierro fue convirtiéndose en el metal más importante de la industria. En el proceso de desarrollo de la metalurgia, los viejos hornos de tipo artesano fueron reemplazados por los altos hornos y junto a ellos se erigieron grandiosas fábricas metalúrgicas con capacidad de producción de miles de toneladas. Los yacimientos de minerales de hierro han llegado a ser la riqueza fundamental de ciertos países. Las enormes reservas de hierro de Lorena, que se valoraban en varios miles de millones de toneladas, han sido la causa de numerosas luchas entre capitalistas. Sabemos cómo en la década del 70 del siglo pasado, Francia y Alemania se disputaron la posesión de las riquezas minerales de la cuenca del Rin. Conocemos los episodios de lucha entre Inglaterra y Alemania por poseer Kirunavaara, ese yacimiento maravilloso de la Suecia polar, que produce al alío hasta 10 millones de toneladas de magnífico mineral de hierro. Conocemos también, cómo fueron descubriéndose poco a poco las riquezas de hierro en Rusia, cómo comenzó su explotación, primero en Krivói Rog y en los Urales y, finalmente, en los yacimientos de la Anomalía de Kursk. Los numerosos yacimientos del País Soviético constituyen una potente base para la industria suministrándole el hierro necesario para la producción de carriles, construcción de puentes, locomotoras, maquinaria agrícola y otros útiles destinados al trabajo pacífico. Los índices de crecimiento de la producción de hierro fundido y de acero alcanzan en la actualidad muchos millones de toneladas anuales. En las diferentes fases de la lucha por este metal, se van estableciendo las nuevas formas de desarrollo de la metalurgia moderna. Con frecuencia, el hierro y el acero ordinario son substituidos por nuevas clases de acero de alta calidad. Con objeto de fortalecer ciertas propiedades del metal, concediéndole mayor dureza, tenacidad y estabilidad, se adicionan a las aleaciones en cantidades de décimas por ciento, algunos metales, como el cromo, níquel, vanadio, wolframio y niobio. En los altos hornos, en los talleres de fundición de acero, se resuelve una de las tareas más importantes de la humanidad en su lucha por el hierro: mejorar las cualidades del metal, descubrir nuevas reacciones químicas. El hierro, por decirlo así, se escapa de las manos del hombre; este metal no es el oro que se acumula y conserva en las cajas de caudales y en los bancos, y sólo una parte insignificante del mismo se pierde, se dispersa. El hierro es inestable en la superficie de la Tierra, en las condiciones que nos rodean. Todos sabemos con qué facilidad se oxida recubriéndose de una capa de herrumbre. Basta con exponer cierto tiempo a la acción del aire un trozo húmedo de hierro, para ver cómo aparecen rápidamente manchas de óxido en su superficie. Si no se pintan los tejados de hierro con pintura al aceite, al cabo de un año la herrumbre originaría en ellos agujeros enormes. En las excavaciones antiguas hallamos utensilios de hierro convertidos en óxidos hidratados de color pardo; las lanzas, flechas, corazas, todo se corroe, subordinándose a la ley química que rige los procesos de oxidación del hierro por la acción del oxígeno contenido en el aire. Figura 16.3 Geoda de limonita (hematite parda) de las minas de Bakal, en los Urales meridionales. Se originó a base de la descomposición del carbonato de hierro (siderita). Se conserva en el Museo del Instituto de Minas de Sverdlovsk Una cuestión de capital importancia para la humanidad es preservar al hierro contra la corrosión. El hombre, además de mejorar las cualidades del hierro por medio de los aditivos que acabo de mencionar, lo protege recubriéndolo de zinc o de estaño, transformándolo en hojalata; aroma y niquela las partes activas de las piezas de las máquinas; cubre el hierro con distintas pinturas, le somete a tratamiento con sales fosfóricas. El hombre utiliza diversos procedimientos para defender al hierro contra la acción corrosiva de la humedad y del oxígeno que nos circundan. Y hay que reconocer que esta tarea le es muy difícil de realizar; para su resolución, inventa nuevos métodos de aleación y recubrimiento, empleando el zinc y el cadmio; busca elementos substitutivos del estaño. Figura 16.4 Extracción de mineral de hierro en las minas de la montaña Vysókaia en los Urales, cerca de Nizhni Taguil (región de Sverdlovsk) Pero los procesos químicos naturales se verifican espontáneamente; cuanto mayor sea la cantidad de hierro extraída por el hombre de las entrañas de la Tierra, cuanto más se incremento la industria siderúrgica, tanto mayor será su preocupación por proteger y conservar este metal. Qué extraño parece hablar de la protección y conservación del hierro, siendo este metal tan abundante en la naturaleza. A propósito, recientemente se han celebrado varios congresos científicos, donde los geólogos, al calcular las reservas existentes de minerales de hierro, señalaron la posible escasez en el futuro de este metal y pronosticaron que dentro de 50 ó 70 años se agotarán los yacimientos mundiales y la humanidad deberá sustituir este metal por otro. Dijeron que el hormigón, la arcilla y la arena sustituirán al hierro en la construcción, en la industria y en la vida. Pero el tiempo va pasando y lógicamente podría pensarse que se aproximan los años de agotamiento de las reservas, sin embargo, los geólogos continúan descubriendo nuevos y nuevos yacimientos de hierro. Las reservas de minerales férricos en la Unión Soviética satisfacen plenamente las necesidades de la industria y no se ve el fin de sus nuevos descubrimientos. Figura 16.5 Vaciado en moldes del acero en una fábrica metalúrgica moderna El hierro es uno de los elementos más importantes del universo. Sus líneas espectrales características se observan en todos los cuerpos cósmicos y brillan en la atmósfera de las estrellas incandescentes; vemos los átomos de hierro moviéndose sin cesar en la superficie del Sol; estos átomos caen durante todo el año sobre la Tierra en forma de polvo cósmico, en forma de meteoritos. En el Estado de Arizona, en África del Sur, en las montañas Sijoté-Alín, en la URSS, se han encontrado grandes masas de hierro nativo procedentes del espacio cósmico. Los geofísicos aseguran que el centro de la Tierra está constituido de masas de hierro-níquel y que nuestra corteza terrestre consiste en una costra de óxido, semejante a la escoria vítrea que emana en los altos hornos durante el proceso de fundición de hierro. Pero todavía no son accesibles para la industria las enormes masas de hierro cósmico, ni los depósitos de este metal situados en las profundas entrañas de nuestro planeta. Vivimos y trabajamos en la primera y delgada capa de la Tierra y la metalurgia puede sólo contar con algunos centenares de metros de la misma, o sea, la profundidad, a la cual el arte minero actual permite extraer los minerales férricos. Entretanto, los geoquímicos van descubriendo, paso a paso, la historia del hierro. Dicen incluso que la corteza terrestre contiene un 4,5% de hierro, que a excepción del aluminio, el hierro es el metal más abundante en la naturaleza. Se sabe que este elemento interviene en la composición de las masas que forman el manto de la Tierra. Sabemos que en las rocas graníticas quedan cantidades relativamente pequeñas de hierro, como lo demuestran sus colocaciones blancas, rosa y verde de tono claro. Pero en la superficie terrestre se acumulan, debido a reacciones químicas complejas, enormes reservas de minerales férricos. Unos minerales se forman en los subtrópicos, en donde los períodos de lluvias tropicales alternan durante los calurosos días de sol del verano. En estos lugares, la parte soluble de las rocas es acarreada por las aguas, originando grandes depósitos sedimentarlos, costras minerales de aluminio y hierro. Sabemos cómo durante la primavera llega hasta los lagos de los países nórdicos, enorme cantidad de hierro, procedente de la erosión de diversas rocas, arrastrado por las aguas impetuosas de deshielo que contienen materias orgánicas; en el fondo de los lagos, a donde afluyen estas aguas, se sedimentan granos apelmazados o concreciones enteras de hierro, en cuya formación intervienen las bacterias especiales de hierro... Así, en el transcurso de la larga historia geológica de la Tierra, fueron depositándose concentraciones de mineral de hierro en los pantanos y en las profundidades del mar; y no hay duda de que en muchos casos, la vida vegetal y animal influyó en el proceso de formación de estos yacimientos. De este modo, se originaron los grandes yacimientos de Kerch; seguramente, también así, se acumularon las enormes reservas de minerales ferruginosos de Krivói Rog y de la Anomalía magnética de Kursk. Figura 16.6 Corte del globo terráqueo según los datos contemporáneos. Para mejor comprensión del esquema, su escala está deformada. La verdadera correlación de los estratos se muestra en el segmento estrecho de la izquierda. La base para distinguir los estratos en el interior de la Tierra son las observaciones sobre el paso de las ondas sísmicas:     longitudinales, que se desplazan a gran velocidad (curva superior) y transversales (curva inferior) Los minerales de estos dos últimos yacimientos fueron depositados por las aguas de los mares antiguos hace santísimo tiempo, que el aliento caliente de las profundidades tuvo tiempo suficiente para transformar su estructura y, en lugar de las hematites pardas, hallamos en ellos modificaciones minerales de color negro, compuestas de hematita y magnetita. Figura 16.7 Las rocas de magnetita atraen los clavos de una nave. La nave se va a pique. Grabado antiguo (año 1497). La "peregrinación" del hierro por la superficie terrestre se verifica sin interrupción. Verdad es que en el agua del mar se acumula en cantidades pequeñas, por lo que se acostumbra a decir que esta agua prácticamente no contiene hierro. Sin embargo, en condiciones especiales, excepcionales, en el mar y en los golfos poco profundos se depositan sedimentos ferruginosos, yacimientos enteros de mineral de hierro, que se observan en varias formaciones marítimas antiguas. De esta manera, se originaron nuestros notables yacimientos de este metal en Ucrania (cerca de Jopior), en Kerch y en los Urales (junto a Aiat). Por la superficie terrestre, por los arroyos, ríos, lagos y pantanos, por todas partes "viaja" el hierro; y las plantas se alimentan de este importante elemento químico, sin el cual la vida vegetal no podría existir. Si privamos de hierro un tiesto con flores, veremos que éstas pronto pierden su colorido y aroma, las hojas se ponen amarillas y comienzan a secarse. La clorofila vivificante, que crea esta fuerza de las células vivas, que extrae el carbono del anhídrido carbónico y entrega el oxígeno al aire, no podría existir sin el hierro, puesto que la presencia en ella de este elemento, es una condición indispensable para su formación. Así, de esta forma, en las plantas, en los organismos vivos se verifica el cielo del hierro en la Tierra, y los glóbulos rojos de la sangre humana constituyen una de las etapas finales en la "peregrinación" de este metal, sin el cual no existiría la vida, ni el trabajo pacífico.