En química y física , el grupo del hierro se refiere a los elementos que están relacionados de alguna manera con el hierro , principalmente en el período (fila) 4 de la tabla periódica. El término tiene diferentes significados en diferentes contextos.
En química, el término está en gran parte obsoleto, pero a menudo significa hierro , cobalto y níquel , también llamado tríada de hierro ; [1] o, a veces, otros elementos que se parecen al hierro en algunos aspectos químicos.
En astrofísica y física nuclear , el término sigue siendo bastante común y, por lo general, significa esos tres elementos más el cromo y el manganeso , cinco elementos que son excepcionalmente abundantes, tanto en la Tierra como en otras partes del universo, en comparación con sus vecinos en la tabla periódica. El titanio y el vanadio también se producen en las supernovas de tipo Ia . [2]
En química, el término "grupo del hierro" se utilizaba para referirse al hierro y a los dos elementos siguientes de la tabla periódica , a saber, el cobalto y el níquel . Estos tres elementos formaban la "tríada del hierro". [1] Son los elementos superiores de los grupos 8, 9 y 10 de la tabla periódica ; o la fila superior del "grupo VIII" en el antiguo sistema IUPAC (anterior a 1990), o del "grupo VIIIB" en el sistema CAS . [3] Estos tres metales (y los tres del grupo del platino , inmediatamente debajo de ellos) se apartaron de los otros elementos porque tienen similitudes obvias en su química, pero no están obviamente relacionados con ninguno de los otros grupos. El grupo del hierro y sus aleaciones exhiben ferromagnetismo .
Las similitudes en la química fueron señaladas como una de las tríadas de Döbereiner y por Adolph Strecker en 1859. [4] De hecho, las "octavas" de Newlands (1865) fueron duramente criticadas por separar el hierro del cobalto y el níquel. [5] Mendeleev enfatizó que los grupos de "elementos químicamente análogos" podrían tener pesos atómicos similares , así como pesos atómicos que aumentan en incrementos iguales, tanto en su artículo original de 1869 [6] como en su Conferencia Faraday de 1889. [7]
En los métodos tradicionales de análisis inorgánico cualitativo, el grupo del hierro está formado por aquellos cationes que
Los principales cationes del grupo del hierro son el propio hierro (Fe 2+ y Fe 3+ ), el aluminio (Al 3+ ) y el cromo (Cr 3+ ). [8] Si hay manganeso presente en la muestra, a menudo se precipita una pequeña cantidad de dióxido de manganeso hidratado con los hidróxidos del grupo del hierro. [8] Los cationes menos comunes que se precipitan con el grupo del hierro incluyen berilio , titanio , circonio , vanadio , uranio , torio y cerio . [9]
El grupo del hierro en astrofísica es el grupo de elementos desde el cromo hasta el níquel , que son sustancialmente más abundantes en el universo que los que vienen después de ellos – o inmediatamente antes de ellos – en orden de número atómico . [10] El estudio de las abundancias de elementos del grupo del hierro en relación con otros elementos en estrellas y supernovas permite el refinamiento de modelos de evolución estelar .
La explicación de esta relativa abundancia se puede encontrar en el proceso de nucleosíntesis que se produce en ciertas estrellas, en concreto en aquellas de unas 8-11 masas solares . Al final de su vida, una vez que se han agotado otros combustibles, dichas estrellas pueden entrar en una breve fase de « combustión de silicio ». [11] Esto implica la adición secuencial de núcleos de helio .4
2Él
(un " proceso alfa ") a los elementos más pesados presentes en la estrella, a partir de28
14Si
:
Todas estas reacciones nucleares son exotérmicas : la energía que se libera compensa parcialmente la contracción gravitatoria de la estrella. Sin embargo, la serie termina en56
28Ni
, como la siguiente reacción en la serie
es endotérmica. Sin ninguna otra fuente de energía que la sustente, el núcleo de la estrella colapsa sobre sí mismo mientras que las regiones externas son expulsadas en una supernova de tipo II . [11]
El níquel-56 es inestable con respecto a la desintegración beta , y el producto estable final de la combustión del silicio es56
26Fé
.
A menudo se afirma incorrectamente que el hierro-56 es excepcionalmente común porque es el más estable de todos los nucleidos. [10] Esto no es del todo cierto:62
28Ni
y58
26Fé
tienen energías de enlace ligeramente más altas por nucleón , es decir, son ligeramente más estables como nucleidos, como se puede ver en la tabla de la derecha. [15] Sin embargo, no existen rutas nucleosintéticas rápidas para estos nucleidos.
De hecho, hay varios nucleidos estables de elementos que van desde el cromo hasta el níquel en la parte superior de la curva de estabilidad, lo que explica su abundancia relativa en el universo. Los nucleidos que no están en la vía directa del proceso alfa se forman mediante el proceso s , la captura de neutrones lentos dentro de la estrella.
