Los Metales

Química. Obtención. Tipos. Propiedades. Usos

  • Enviado por: Pablo Moreno
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 6 páginas

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1.Definición de metal:

Cada uno de los elementos químicos buenos conductores del calor y de la electricidad, con un brillo característico y sólidos a temperatura ordinaria, salvo el mercurio. En sus sales de disolución forman cationes.

2.Obtención de los metales:

Los altos hornos:

El alto horno consiste en una cuba de unos 40 metros de altura, en la que se introduce por su parte superior (tragante) el mineral, fundentes, etc. Mediante un proceso químico que transcurre en su interior, mientras que la carga desciende lenta y continuamente (proceso que nunca se interrumpe) se transforma en arrabio, escoria y gases. Los gases se recuperan por el valor energético que contienen y las escorias se utilizan para fabricar asfaltos. El arrabio obtenido debe depurarse, por lo que se lleva a convertidores, hornos o elementos de afino. Una vez eliminadas las impurezas, dentro de unos límites, se consiguen diferentes tipos de aceros.

Si en este proceso de “afino” se incorporan al baño diferentes tipos de acero elementos como el cromo, molibdeno, vanadio, tungsteno, cobalto, titanio, etc., obtenemos aceros especiales o aleados que normalmente se utilizan para aplicaciones concretas.

Otros tipos de aceros “no aleados” o “normales” suelen tener o presentarse según unas formas comerciales, en forma de perfiles, distinguiendo entre los productos semielaborados y los perfiles acabados.

Los aceros presentan cualidades importantes: admiten tratamientos térmicos que mejoran sus propiedades, son resistentes a esfuerzos de tracción y permiten la deformación plástica de frío y caliente.

Procedimiento electrolítico:

Permite la obtención de más del 50% del elemento de alta pureza. Mediante los tratamientos sucesivos de lixiviación en presencia de ácido sulfúrico, el óxido que procede de la operación de tostación se transforma en sulfato del elemento. Después de varios tratamientos de purificación de para eliminar la mayor parte de las impurezas, y filtración, la solución ácida del sulfato del elemento se electroliza en un baño ánodos insolubles de plomo. El elemento se deposita sobre los cátodos, donde se forman lingotes.

Procedimientos térmicos o por vía seca:

Reducen el óxido del elemento mediante carbono o monóxido de carbono a una temperatura de 950 a 1000ºC, superior a la temperatura de ebullición del metal, lo que permite su recuperación en forma de vapor y de líquido a la salida de los condensadores. Actualmente se usan tres procedimientos:

-Procedimiento continuo en hornos con crisoles horizontales.

-Procedimiento continuo en crisoles verticales.

-Procedimiento continuo de horno con cuba.

3.Tipos de metales y propiedades:

Hierro:

Metal dúctil, maleable y muy tenaz, de color gris azulado, que puede recibir gran pulimento y es el más empleado en la industria y en las artes. Su símbolo es Fe; peso atómico 55'19 y peso específico 7'86. El hierro funde a 1536ºC; es cúbico a temperaturas inferiores a 910ºC, luego cúbico de caras centradas entre 910 y 1400ºC, después de nuevo cúbico centrado entre 1400ºC y la temperatura de fusión. Es ferromagnético a temperaturas inferiores a 760ºC.

El hierro se alea con numerosos metales; con el carbono y el nitrógeno se obtienen, según las proporciones, soluciones sólidas terminales de inserción o compuestos definidos.

Es un metal reductor que se combina principalmente con el oxígeno, el azufre y el cloro. Reduce los ácidos cuyo anión no es reducible produciendo un desprendimiento hidrógeno, cosa que sucede con el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico. Con los ácidos cuyo anión es reducible, la acción del hierro es mucho más compleja.

Cobre:

Metal rojizo, maleable y dúctil. Es un excelente conductor de la electricidad. Se encuentra libre en la naturaleza (cobre nativo), combinado con el oxígeno, y aparece en cantidades variables en los minerales de plata, hierro, antimonio, etc. Sus métodos de obtención se agrupan en dos grupos: por vía seca, que consiste en una serie de oxidaciones, fusiones y reducciones de los minerales, con el fin de aumentar su contenido en cobre y obtener un metal casi puro; y por vía húmeda, en el que se tuestan primero los minerales con el sulfuro de hierro o pirita, transformándose el cobre en sulfato, y posteriormente queda el metal libre por reducción de esa sal con chatarra de hierro.

Aleaciones del cobre:

  • Latón = cobre + cinc

  • Esta aleación, puede estar formada también por otros materiales, y forman lo que se denomina latones especiales.

  • Bronce = cobre + estaño

  • Los bronces especiales, también se les llama a las aleaciones de cobre con otros materiales como el estaño-plomo.

    Estaño:

    El estaño es un metal blanco, tiene un aspecto poco brillante y en condiciones normales es inalterable al aire, poco conductor de la electricidad. Resulta muy maleable al frío y se puede extender hasta obtener finísimas hojas. En caliente resulta quebradizo.

    Las aleaciones del estaño constituyen metales o aleaciones blancas en razón de su color.

    Tiene como símbolo el Sn, a baja temperatura (alrededor de los -48ºC), se forman gérmenes de estaño (mucho menos denso), que constituyen las manchas negras de la peste del estaño; desarrollándose, estos gérmenes llevan consigo tal aumento de volumen que el objeto sería destruido y se convertiría en polvo.

    Plomo:

    Tiene un aspecto plateado grisáceo; aunque recién cortado es brillante, va perdiendo brillo al oxidarse en contacto con el aire, y con los ácidos forma sales venenosas. Es un metal pesado, dúctil, maleable, blando y flexible; por lo que es muy fácil de modelar.

    Los halógenos y el azufre se combinan fácilmente con el plomo; el ácido sulfúrico puede conservarse en recipientes de plomo, al contrario que el ácido nítrico, pues éste lo ataca fuertemente. El plomo fundido reacciona con el oxígeno del aire.

    Su número atómico es el 82, su peso atómico 207'22, y su símbolo el Pb.

    Cinc:

    Presenta una coloración blanca azulada. Es un metal algo blando. Cuando se funde es frágil, sin embargo, cuando está laminado adquiere una mayor resistencia, e incluso es posible darle forma.

    El cinc es un sólido que funde a 419ºC y cuya temperatura normal de ebullición es aproximadamente de 90ºC. Por tanto se trata de un elemento bastante volátil y blando cuyas propiedades mecánicas están fuertemente influenciadas por las impurezas. En caliente, el cinc reacciona enérgicamente con el oxígeno, los halógenos y el azufre. Es atacado por el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico corriente.

    Aluminio:

    Metal de colores y brillo similares a los de la plata, ligero y dúctil, muy maleable, por lo que puede presentarse en hilos y demás formas, buen conductor de calor y de la electricidad y resistente a la oxidación. Es un metal blando; tiene poca resistencia a la rotura y bajo límite elástico. Tiene un buen poder reflector. Su densidad en estado sólido es de 2'7; Su punto de fusión es de 660ºC y su temperatura de ebullición, de 2500ºC. Es un metal muy reactivo. Se combina en caliente con los halógenos, el oxígeno el nitrógeno y el carbono. Se mezcla con otros muchos metales, y ciertas aleaciones tienen gran importancia industrial.

    El aluminio es el metal más abundante en la corteza de la Tierra, pero no se encuentra puro, sino en muchas especies minerales (bauxita, corindón, esmeril, etc.)

    Su peso atómico es 26'98; su número atómico el 13; el símbolo, Al; el peso específico, 2'708.

    4.Usos de los metales:

    Hierro:

    El hierro como elemento puro, no presenta prácticamente ninguna aplicación industrial, pero mezclándolo con pequeñas porciones de carbón, conocido como acero o fundición, puede ser utilizado con fines industriales.

    Cobre:

    Los usos industriales y domésticos del cobre están condicionados principalmente por algunas de sus propiedades.

    Su elevada conductividad eléctrica permite su empleo en aplicaciones eléctricas, por ejemplo para los conductores, cables, hilos y piezas varias para aparatos eléctricos.

    Su elevada conductividad térmica, explica el empleo del cobre desde hace muchos siglos en utensilios domésticos (cacerolas, calderos), en la industria de alimentación o química (alambiques) y en las aplicaciones de equipos térmicos (intercambiadores, depósitos, refrigeradores, radiadores).

    La facilidad con la que se trabaja lo hace muy buscado, tanto como para la embutición como para la unión por autosoldadura o por soldadura con estaño.

    Su resistencia a la corrosión hace atmosférica hace que se utilice para recubrimientos de techumbres o en canalizaciones de agua.

    Estaño:

    El estaño -macizo o recubriendo otros metales- se utiliza principalmente en razón de su resistencia a la corrosión atmosférica y a la acción de numerosos productos químicos, minerales u orgánicos. Además al no ser tóxicas las sales de estaño corrientes, el desarrollo en la industria alimentaría (vajilla, instrumentos, canalizaciones, conservas) y en la farmacéutica (recipientes tubos de condicionamiento).

    El cobre y sobre todo el hierro blanco están protegidos por una fina capa de estaño puro.

    Plomo:

    Gracias a su resistencia al electrólito de ácido sulfúrico y a su potencial electrolítico, se utiliza en grandes cantidades para formar placas de acumuladores eléctricos.

    En la construcción, el plomo se usa principalmente en tuberías, en forma de hojas para la insonorización y la protección hidrófuga de las paredes y, en forma de cinta para asegurar la estanqueidad y el aislamiento de las ventanas de doble cristal.

    Cinc:

    En estado puro el cinc se utiliza en forma de revestimiento de bloques conglomerados como protección contra la corrosión atmosférica. Su buena conservación en atmósfera normal e incluso en ambiente salino debido a la formación de una capa protectora de carbonato básico, hace que se utilice corrientemente para la cobertura de tejados en forma de láminas, placas, bandas o piezas manufacturadas. El cinc protege eficazmente al acero por doble acción: aislándolo de la atmósfera y por autodestrucción en virtud de su posición anódica respecto al hierro. Después se practican varios procedimientos de revestimiento de cinc sobre acero.

    Aluminio:

    La combinación de diversas propiedades explica la utilización del aluminio purísimo, o bien de pureza llamada “comercial”, en la construcción (techumbres, elementos decorativos o de protección), la industria aeronáutica, la industria eléctrica, el material de transporte y el material culinario.