Caracterización de las propiedades de los metales

CARACTERÍSTICAS DE LOS METALES:

Los metales poseen ciertas propiedades físicas características, entre ellas son conductores de la electricidad. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color; este fenómeno se denomina policromismo.

Otras propiedades serían:

• Maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse láminas al ser sometidos a esfuerzos de compresión.

• Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos al ser sometidos a esfuerzos de tracción.

• Tenacidad: resistencia que presentan los metales al romperse o al recibir fuerzas bruscas (golpes, etc.)

• Resistencia mecánica: capacidad para resistir esfuerzo de tracción, compresión, torsión y flexión sin deformarse ni romperse.

• Suelen ser opacos o de brillo metálico, tienen alta densidad, son dúctiles y maleables, tienen un punto de fusión alto, son duros, y son buenos conductores (calor y electricidad).

La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un traslape entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo cual le da su peculiar brillo.

Dilatación de los metales.

Los metales son materiales que tienen una elevada dilatación, en parte debido a su conductividad. Las dilataciones son perceptibles a veces aun con los cambios de temperatura ambiental. Se miden linealmente y se fija la unidad de longitud para la variación de 1 °C de temperatura. Maleabilidad es la propiedad de los metales de poder ser modificados en su forma y aun ser reducidos a láminas de poco espesor a temperatura ambiente, por presión continua, martillado o estirado. Produciendo las modificaciones en el metal, se llega a un momento en que el límite de elasticidad es excedido, tornándose el metal duro y quebradizo; es decir, sufre deformaciones cristalinas que lo hacen frágil. La maleabilidad puede ser recuperada mediante el recocido, que consiste en calentar el metal a una alta temperatura luego de laminado o estirado, y dejarlo enfriar lentamente. La maleabilidad se aprecia por la sutileza del laminado. Tomando el oro como base, se suele hacer la siguiente clasificación: 1 Oro. 2 Plata. 3 Cobre. 4 Aluminio. 5 Estaño. 6 Platino. 7 Plomo. 8 Zinc. 9 Hierro. 10 Níquel.

Definiciones de términos usados en fundiciones[editar]

Aleación: Una aleación es la mezcla de dos o más elementos, siendo uno de ellos el metal.

Arrabio: Hierro líquido con menos impurezas que el hierro inicial.

Escoria: Las impurezas que reaccionan con caliza.

Alto horno: Horno para hacer aleaciones y fundiciones, se alcanzan temperaturas muy elevadas. Hay que construirlo con materiales refractarios, es decir muy resistentes al calor.

Aleaciones[editar]

Los metales pueden formar aleaciones entre sí y se clasifican en:

Ultraligeros: Densidad en g/cm³ inferior a 2. Los más comunes de este tipo son el magnesio y el berilio.

Ejemplo de aleación ligera

Ligeros: Densidad en g/cm³ inferior a 4,5. Los más comunes de este tipo son el aluminio y el titanio.

Pesados: Densidad en g/cm³ superior a 4,5. Son la mayoría de los metales.

Véase también la clasificación de los metales en la tabla periódica.

Usos en la industria[editar]

Metales que están destinados a un uso especial, son el antimonio, el cadmio o el litio.

Los pigmentos amarillos y anaranjados del cadmio son muy buscados por su gran estabilidad, como protección contra la corrosión, para las soldaduras y las aleaciones correspondientes y en la fabricación de baterías de níquel y cadmio, consideradas excelentes por la seguridad de su funcionamiento. También se le utiliza como estabilizador en los materiales plásticos (PVCsad ) y como aleación para mejorar las características mecánicas del alambre de cobre. Su producción se lleva a cabo en el momento de la refinación de zinc, con el que está ligado, se trata de un contaminante peligroso.

El litio, metal ligero, se emplea principalmente en la cerámica y en los cristales, como catalizador de polimerización y como lubricante, así como para la obtención del aluminio mediante electrólisis. También se emplea para soldar, en las pilas y en las baterías para relojes, en medicina (tratamiento para los maníaco-depresivos) y en química.

El níquel, a causa de su elevada resistencia a la corrosión, sirve para niquelar los objetos metálicos, con el fin de protegerlos de la oxidación2 y de darles un brillo inalterable en la intemperie.

El denominado "hierro blanco" es, en realidad, una lámina de acero dulce que recibe un baño de cloruro de zinc fundido, y a la que se da después un revestimiento especial de estaño.

NO METAL

Se denomina no metales, a los elementos químicos opuestos a los metales pues sus características son totalmente diferentes. Los no metales, excepto el hidrógeno, están situados en la tabla periódica de los elementos en el bloque p. Los elementos de este bloque son no-metales, excepto los metaloides (B, Si, Ge, As, Sb, Te), todos los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), y algunos metales (Al, Ga,In, Tl, Sn, Pb).

Son no metales los siguientes elementos:

• Hidrógeno (H)

• Carbono (C)

• Nitrógeno (N)

• Oxígeno (O)

• Flúor (F)

• Fósforo (P)

• Azufre (S)

• Cloro (Cl)

• Selenio (Se)

• Bromo (Br)

• Yodo (I)

Características

Tienden a formar aniones u oxianiones en solución acuosa, y forma óxidos ácidos con los metales, ganando electrones, o enlaces covalentes oc, con otros no metales, compartiendo electrones. En su mayoría existen en condiciones ordinarias como moléculas diatómicas. En esta lista están incluidos cinco gases (H2, N2, O2, F2 y Cl2), un líquido (Br2) y un sólido volátil (I2). Casi todos los no metales sólidos tienen puntos de fusión más bajos que los de los metales y baja densidad, son frágiles y quebradizos, no forman hilos ni láminas, su superficie es opaca, y no reflejan la luz. Son malos conductores de calor y electricidad, y suelen ser aislante o semiconductor de la electricidad. El azufre forma un sólido blando; el fósforo, el selenio y el carbón presentan varias formas alotrópicas, casi todas sólidas y blandas.

Un caso atípico es el diamante, formado por carbono, que es el más duro de los minerales conocidos, y que además funde a 3570 ºC.

Los seres vivos están formados principalmente por no metales: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: flúor, silicio, arsénico, yodo, cloro.

GASES NOBLES

Tubos de descarga conteniendo gases nobles, excitados eléctricamente, mostrando la luz emitida.

Los gases nobles son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares:por ejemplo, los gases nobles todos son muy radioactivos bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (8A) 1 de la tabla periódica (anteriormente llamado grupo 0). Los siete gases son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe), el radiactivo radón (Rn) y ununoctio (Uuo).

Las propiedades de los gases nobles pueden ser explicadas por las teorías modernas de la estructura atómica: a su capa electrónica de electrones valentes se la considera completa, dándoles poca tendencia a participar en reacciones químicas, por lo que sólo unos pocos compuestos de gases nobles han sido preparados hasta 2008. El xenón reacciona de manera espontánea con el flúor (debido a la alta electronegatividad de éste), y a partir de los compuestos resultantes se han alcanzado otros. También se han aislado algunos compuestos con kriptón. Los puntos de fusión y de ebullición de cada gas noble están muy próximos, difiriendo en menos de 10 C°; consecuentemente, sólo son líquidos en un rango muy pequeño de temperaturas.

El neón, argón, kriptón y xenón se obtienen del aire usando los métodos de licuefacción y destilación fraccionada. El helio es típicamente separado del gas natural y el radón se aísla normalmente a partir del decaimiento radioactivo de compuestos disueltos del radio. Los gases nobles tienen muchas aplicaciones importantes en industrias como iluminación, soldadura y exploración espacial. La combinación helio-oxígeno-nitrógeno (trimix) se emplea para respirar en inmersiones de profundidad para evitar que los buzos sufran el efecto narcótico del nitrógeno. Después de verse los riesgos causados por la inflamabilidad del hidrógeno, éste fue reemplazado por helio en los dirigibles y globos aerostáticos.

Propiedades físicas y atómicas

Propiedad Gas noble

Número atómico 2 10 18 36 54 86

Nombre del elemento Helio

Neón

Argón

Kriptón

Xenón

Radón

Densidad (kg/m3) 0,1785 0,9002 1,7818 3,708 5,851 9,970

Radio atómico (nm) 0,050 0,070 0,094 0,109 0,130 —

Punto de ebullición (°C) –268,83 –245,92 –185,81 –151,70 –106,60 –62

Punto de fusión (°C) –272 –248,52 –189,6 –157 –111,5 –71

Los gases nobles cuentan con fuerzas intermoleculares

...