“Metales y metalurgia”

“Metales y metalurgia”

        Esta actividad consiste en una lectura de comprensión en torno a los         metales; te sugerimos, que la leas como una actividad individual, a manera         de actividad extraclase. El documento fue elaborado por el profesor del         Plantel Naucalpan del CCH, Alberto Cárdenas Ramírez y hemos trascrito         una parte del material que él publicó para sus alumnos del Plantel en que         laboraba.

        Una vez terminada la lectura o conjuntamente a ella, contesta el         cuestionario-guía que se presenta al final del fragmento que se transcribió         para conocer algo más específico sobre estos elementos.  

METALES Y METALURGIA

Material de apoyo elaborado para la segunda unidad

de la asignatura de Química III del PEA. CCH,

INTRODUCCIÓN.

A los metales los encontramos en nuestros hogares constituyendo las sartenes, ollas, cucharas, etc., que utilizamos a diario para nuestra alimentación. También los vemos en las tuberías, llaves, regaderas, etc., que nos sirven para controlar el flujo de agua en la cocina y baño. Algunas puertas y marcos de las ventanas también son de metal. La corriente eléctrica llega a nuestras casas a través de hilos metálicos y muchos de los aparatos que utilizamos funcionan gracias a que ellos están conectados a tal corriente, también con alambres metálicos. Seguramente en casas tenemos guardadas algunas joyas, o bien, somos portadoras de ellas, las que tienen algunas partes de metal. De manera no tan visible, algún metal estará formando parte de los castillos, dalas, techos, etc., con que se construyeron nuestras casas, escuelas, edificios y otros productos de la ingeniería moderna. También formarán parte de nuestros colchones en que dormimos y de algunos muebles que tengan resortes: fuera de nuestras casas, localizamos fácilmente a los metales en muchos sistemas de transporte, como camiones, microbuses, automóviles, y trenes. En postes, en coladeras, en antenas, en rejas, etc., también se les encuentra. Los metales han encontrado un lugar de primera importancia en el desarrollo de la humanidad, llegándose inclusive a hablar de las edades de bronce y del hierro. Baste lo anteriormente señalado como para indicar la importancia que tienen los metales en nuestras vidas.

FIGURA 1. METALES EMPLEADOS EN UN MOTOR DE AVIÓN A REACCIÓN.

                        Titanio 38%[pic 8]

                        Níquel 37%[pic 9]

                        Cromo 12%[pic 10]

                        Cobalto 6%[pic 11]

                        Aluminio 5%[pic 12]

                        Niobio 1%[pic 13]

                        Tantalio 0.02%[pic 14]

Cuando escuchamos el término metal, inmediatamente viene a nuestra mente la idea de una sustancia sólida, generalmente de color plateado, aunque a veces es dorado; con un brillo muy característico, que nos llama la atención; con la propiedad de poder ser doblado o enchuecado de alguna forma, sin romperse; y que sirve para conducir la electricidad y el calor. Esta idea la tenemos porque desde pequeños hemos tenido la oportunidad de estar en contacto con los metales, tal y como se señaló en el párrafo anterior. Esta idea es correcta y lo que nosotros pretendemos hacer en este trabajo es el precisar estas nociones y, dar otras nuevas, como las que tienen que ver con sus características químicas, su estado natural y sus procesos de obtención.

METALES.

Los elementos pueden clasificarse en dos grandes grupos, de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas: en metales y no-metales. La tabla 1 contiene una comparación entre ellos. La tabla periódica de la figura 1 nos muestra tal clasificación. Note que la gran mayoría de los elementos resultan ser metálicos. De estos, solamente unos veinte tienen importancia práctica. La tabla 2 nos ayuda a descubrir cuáles son los metales más importantes, ya que enlista a los elementos de mayor consumo mundial.

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ACTIVIDAD: Haga una lista en donde muestre los veinte metales que más se consumen en el mundo.

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Son tantos los metales, que no es de extrañarnos que sus propiedades puedan variar en amplios márgenes. Por ejemplo, aunque todos ellos, con excepción del mercurio, son sólidos a temperatura ambiente, presentan grandes variaciones en cuanto a su punto de fusión. Así, metales como el mercurio (Tfus. = -34.4oC), el potasio (Tfus. = 63.7oC) y el sodio (Tfus. = 97.8oC) tienen bajos puntos de fusión; otros como el tungsteno (Tfus. = 3410oC) y el renio (Tfus. = 3180oC) lo tienen muy elevado. Por supuesto, entre este amplio intervalo se distribuyen los puntos de fusión de los demás metales. El punto de fusión es una propiedad muy importante, a tal grado que, por ejemplo se aprovecha en las bombillas eléctricas (focos) de las lámparas. Efectivamente ellas tienen un filamento de tungsteno que se calienta a una temperatura tan elevada que se pone incandescente y emite luz. Si el metal no tuviera un punto de fusión tan alto, el filamento se fundiría y la lámpara no serviría.

Algo similar a lo señalado en el párrafo anterior sucede con la densidad, ya que esta varía desde el litio ( r = 0.53 g/cm3 ) hasta el osmio ( r = 22.5 g/cm3 ). Los metales que tienen una densidad menor a 5.0 g/cm3 se les conoce como ligeros y los que tienen mayor a este valor se les denomina como pesados. La densidad de los metales es una propiedad que cobra importancia cuando se habla de aleaciones estructurales, es decir, de una mezcla de varios elementos, cuyos componentes principales son metálicos, y que se utilizan para dar rigidez y resistencia a muchos productos de ingeniería como puentes, casas, automóviles, aviones, etc. A últimas fechas deseamos construir puentes más largos, edificios más altos, automóviles más veloces, etc. Para ello necesitamos que las aleaciones que utilicemos sean muy ligeras y resistentes. Tradicionalmente hemos contado con el acero, aleación hecha a base de hierro y carbono, que es muy resistente, pero que también es muy densa ( r = 7.87 g/cm3 ). Así, puentes, edificios y automóviles hechos con él, serán muy pesados, lo que limita nuestros deseos. Afortunadamente se han venido desarrollando otras aleaciones, llamadas ligeras, que son tan resistentes como las de acero, pero mucho menos densas. Tales aleaciones se hacen en base a magnesio ( r = 1.74 g/cm3 ) y aluminio ( r = 2.70 g/cm3 ) a los que se les agrega manganeso y zinc en proporciones menores. Para una resistencia similar, las mejores aleaciones del aluminio pesan un 35% de lo que pesa el acero, mientras que la mejor aleación del magnesio pesa solamente el 24% de lo que pesa el acero. Gracias a la existencia de estas aleaciones hemos podido hacer más ligeras las estructuras, con lo que podemos hacer puentes más grandes, edificios más altos y automóviles más veloces. Desafortunadamente, estas aleaciones son caras, comparándolas con las de acero, por lo que su uso no está tan extendido como debiera.

TABLA 1

FIGURA 1

                        METALES                                        NO-METALES

                                                METALOIDES[pic 15][pic 16][pic 17]

TABLA 2

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