Los Metales

Los Metales

Características
1. Poseen una estructura interna común
2. Son sólidos a temperaturas normales, excepto el mercurio y el galio
3. Tienen una alta densidad
4. Tienen elevada conductividad térmica y eléctrica
5. Tienen considerable resistencia mecánica
6. Suelen ser maleables
7. Se pueden fundir, conformar y reciclar
Clasificación
1. Ferrosos
  1. -Hierros, Aceros y Fundiciones
  2. Un material es ferroso o férrico cuando su componente principal es el hierro. Normalmente posee pequeñas cantidades de C que se han incorporado en el proceso de obtención y otros metales incorporados, para que la aleación resultante adquiera propiedades especiales
  3. Características del hierro puro
    1. Es un material magnético (ferromagnético)
    2. Color blanco azulado
    3. Muy dúctil y maleable
    4. Punto de fusión: aproximadamente 1500 oC
    5. Densidad alta (7,87 g/cm3.)
    6. Buen conductor del calor y la electricidad
    7. Se corroe y oxida con mucha facilidad
    8. Bajas propiedades mecánicas (al corte, limado, conformado, etc)
    9. Es un metal más bien blando
  4. Método de obtención. Proceso siderúrgico del Hierro
    1. Se conoce como proceso siderúrgico al conjunto de operaciones que es preciso realizar para llegar a obtener un metal férrico de unas determinadas características. El proceso siderúrgico engloba desde la extracción del mineral de hierro en las minas hasta la obtención del producto final
    2. Tipos
      1. Magnetita >70% Óxido de hierro
      2. Hematites roja 70% Óxido de hierro
      3. Limonita 60% Hidróxido de hierro
      4. Siderita 40-50% Carbonato de hierro
      5. Pirita <40% Sulfuro de hierro
    3. Proceso
      1. 1. Separar la mena de la ganga utilizando sus propiedades físicas: densidad, comportamiento magnético
      2. 2. Obtener el elemento que nos interesa, Fe, por medio de una reacción química llamada reducción del hierro, que consiste en añadir monóxido de carbono tantas veces como sea necesario hasta obtener hierro puro
      3. C + 1⁄2 O2 ⇒ CO// 3Fe2O3 + CO ⇒ 2Fe3O4 + CO2// Fe3O4 + CO ⇒ 3FeO + CO2// FeO + CO ⇒ Fe + CO2 Sumando todas las reacciones, se obtiene que Fe2O3 + 3CO ⇒ 2Fe + 3CO2 Esta reacción ocurre en el alto horno, que es un horno especial en el que tiene lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación química en un metal rico en hierro llamado arrabio.
      4. El alto horno
        El alto horno está formado por dos troncos de cono colocados unos sobre otro y unidos por su parte más ancha. La altura varía entre unos 30 y 70 m y su diámetro entre 4 y 12 m. Su capacidad de producción varía entre 500 y 1500 toneladas diarias.
2. No ferrosos
  1. Clasificacion
    1. pesados
      1. Son aquellos cuya densidad es igual o mayor a 5 gr/cm3. Se encuentran en este grupo el cobre, el estaño, el plomo, el cinc, el níquel, el cromo y el cobalto entre otros.
    2. ligeros
      1. Tienen una densidad comprendida entre 2 y 5 gr/cm3. Los más utilizados son el aluminio y el titanio.
    3. ultralijeros
      1. Su densidad es menor a 2 gr/cm3. Se encuentran en este grupo el berilio y el magnesio, aunque el primero de ellos raramente se encuentra en estado puro, sino como elemento de aleación.
  2. Cobre
    1. Es uno de los metales no ferrosos de mayor utilización. Tiene un color rojo-pardo. Su conductividad eléctrica es elevada. Su conductividad térmica también es elevada. Es un metal bastante pesado, su densidad es 8.9gr/cm3. Resiste muy bien la corrosión y la oxidación (El aire seco y el agua pura no lo atacan ninguna T, a la intemperie se recubre de una capa de carbonato verdosa –cardenillo- que le protege de la oxidación posterior). Relativamente blando. Es muy dúctil y maleable.
    2. Obteción
      1. Los minerales más utilizados para obtener cobre son sulfuros de cobre, especialmente la calcopirita. También existen minerales de óxido de cobre, destacando la malaquita y la cuprita. Los minerales de cobre suelen ir acompañados también de hierro.
      2. Métodos
        La vía húmeda: Se emplea solamente cuando el contenido de cobre en el mineral es muy reducido (entre un 3 - 10%). Consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico y aplicar a la mezcla el proceso de electrólisis (es decir, aplicar una corriente continua introduciendo dos electrodos en la mezcla).
        La vía seca: Se emplea solamente cuando el contenido de cobre supera el 10%. Se tritura y muele el mineral hasta reducirlo a polvo. Se separa por flotación el Cu de la ganga. El mineral pasa a un horno (proceso de tostación) donde se elimina el azufre y se forman óxidos de hierro y Cu. El material se introduce en un horno (calcinación) donde los óxidos de Fe se combinan con la sílice y forman la escoria, mientras se produce la “mata blanca” (sulfuro de Cu). La mata se somete a un proceso de reducción, similar a los empleados en siderurgia y se obtiene Cu bruto (pureza del 40%), mezclado con algo de óxido de Cu. Por último, para obtener un cobre de alta pureza se somete el líquido a un proceso electrolítico. El cobre tendrá una pureza del 99,9%.
    3. Aplicaciones
      1. Su principal aplicación es como conductor eléctrico, pues su ductilidad le permite transformarlo en cables de cualquier diámetro. Por su alta resistencia a la oxidación se emplea en instalaciones de tuberías y calderas en intercambiadores de calor.
    4. Aleaciones
      1. Latones
      2. Bronces
      3. Bronce de aluminio
  3. Aluminio
    1. Propiedades
      1. Es un metal muy ligero (Baja densidad: 2,75gr/cm3 ) y muy resistente a la oxidación. - Es un buen conductor eléctrico y del calor. - Es muy dúctil y maleable. - Color plateado - Muy blando
    2. Obtención
      1. Se tritura y muele el mineral hasta reducirlo a polvo • Se mezcla el polvo con sosa caústica, cal y agua caliente. • La sosa disuelve la bauxita, separándose los residuos en el decantador. • El material útil se llama alúmina, debe eliminarse todo el agua que posea y refrigerarse. • Para obtener el aluminio, se disuelve la alúmina en una sustancia llamada criolita (fluoruro de aluminio y sodio Na3AlF6, disuelve fácilmente el óxido de aluminio Al2O3) a una temperatura de 1000 o C y se somete a un proceso de electrólisis que descompone el material en aluminio.
    3. Aplicaciones
      1. - Se alea con otros metales (por ser muy blando – “aleaciones ligeras”) como Cu (“duraluminio” – construcción), Mg (industria aeronáutica y naval, automóviles y bicicletas), Si (construcción de motores), Ni y Co (“alnico” – imanes permanentes), Zn (aluminio duro y resistente a la corrosión) - Por su baja densidad y conductividad relativamente alta, se emplea como sustituto del Cu en cables de gran longitud - Por su resistencia a la corrosión se usa en utensilios de cocina, depósitos para bebidas, envolver alimentos,…
  4. Plomo
    1. Propiedades
      1. Color gris plateado - Densidad elevada (11,4gr/cm3 ) - Muy blando - Baja conductividad térmica y eléctrica - Flexible - Maleable
    2. Aplicaciones
      1. Por la alta densidad es opaco a las radiaciones electromagnéticas, se usa como escudo protector en instalaciones de radiología y centrales nucleares - Recipientes que contengan ácidos (baterías y acumuladores eléctricos) por su resistencia a la corrosión. - Nunca debe usarse para contener alimentos. Es un veneno mineral. El organismo humano es incapaz de eliminarlo. La intoxicación por Pb se llama saturnismo y provoca intensos dolores intestinales, cefaleas, alucinaciones e hipertensión arterial. Puede contraerse por vía respiratoria, digestiva y cutánea - Aditivo del vidrio para dureza y peso (lentes)

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