En química y física , el grupo del hierro hace referencia a elementos que de alguna manera están relacionados 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 medida obsoleto, pero a menudo significa hierro , cobalto y níquel , también llamado tríada del 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 normalmente significa esos tres más cromo y 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, "grupo del hierro" solía referirse al hierro y a los dos elementos siguientes de la tabla periódica , a saber, el cobalto y el níquel . Estos tres formaban la "tríada de 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) fueron apartados 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 presentan ferromagnetismo .
Las similitudes en química fueron notadas 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 destacó que 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 cualitativo inorgánico, 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 que van desde el cromo hasta el níquel , que son sustancialmente más abundantes en el universo que los que les siguen -o inmediatamente antes- 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 refinar los modelos de evolución estelar .
La explicación de esta abundancia relativa se puede encontrar en el proceso de nucleosíntesis en determinadas estrellas, concretamente en aquellas de unas 8-11 masas solares . Al final de su vida, una vez agotados otros combustibles, estas estrellas pueden entrar en una breve fase de " quema 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 gravitacional de la estrella. Sin embargo, la serie termina en56
28Ni
, como la siguiente reacción de la serie.
es endotérmico. Sin más fuente de energía para sostenerse, el núcleo de la estrella colapsa sobre sí mismo mientras las regiones exteriores son expulsadas en una supernova de Tipo II . [11]
El níquel-56 es inestable con respecto a la desintegración beta , y el producto final estable de la quema de silicio es56
26fe
.
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
26fe
tienen energías de enlace por nucleón ligeramente más altas , 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 alrededor de la parte superior de la curva de estabilidad, lo que explica su abundancia relativa en el universo. Los nucleidos que no están en la ruta directa del proceso alfa se forman mediante el proceso s , la captura de neutrones lentos dentro de la estrella.
