PROCESOS QUIMICOS

Un proceso químico es un conjunto de operaciones químicas o físicas ordenadas a la transformación de unas materias iniciales en productos finales diferentes. Un producto es diferente de otro cuando tenga distinta composición, esté en un estado distinto o hayan cambiado sus condiciones.

En la descripción general de cualquier proceso químico existen diferentes operaciones involucradas. Unas llevan inherentes diversas reacciones químicas. En cambio otros pasos son meramente físicos, es decir, sin reacciones químicas presentes. Podemos decir que cualquier proceso químico que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas. Cada una de estas operaciones es una operación unitaria dentro del proceso global

Los procesos químicos son una rama de los llamados procesos industriales, que son el conjunto de transformaciones químicas y físicas destinadas a generar un producto final (manufacturado o no), distinto al inicial. Este proceso industrial contempla una serie de etapas previas a la elaboración misma del producto final que pueden consistir tanto en cambios físicos como químicos.

Hay una serie de procesos industriales en los cuales participan procesos químicos:

• Fabricación de alimentos.

• Purificación de metales.

• Limpieza de aguas.

• Investigación científica.

• Elaboración de medicamentos.

• Elaboración de plásticos.

• Manufactura de materiales de construcción.

¿Qué son los procesos químicos?

Los procesos químicos son cambios que sufren las sustancias de variada índole, pudiendo ser transformadas por otras sustancias o por cambios en las condiciones en que se encuentran originalmente.

Estos procesos, que se fundamentan en las transformaciones químicas, se llevan a cabo en reactores, que son equipos o recipientes donde ocurre una reacción química en forma controlada (se controla temperatura, presión, cantidad de reactantes, etc.).

¿Cuáles son los tipos de procesos químicos?

1. Proceso metalúrgico. Como se dijo anteriormente, la metalurgia es la ciencia y tecnología de la separación de los metales a partir de sus menas.

Una aleación es un material metálico compuesto por dos o más elementos. El proceso metalúrgico involucra varios procesos químicos, entre los que se encuentra la reducción electroquímica, que es la forma de obtener un metal puro a través de la reducción de sus componentes (reducción es un proceso en el cual una sustancia química adquiere uno o más electrones). Se usa como agente reductor (sustancia química que provee de los electrones necesarios para el proceso de reducción) un metal más electropositivo, permitiendo así la separación de los componentes; o por electrólisis (proceso donde se induce una reacción no espontánea) que se realiza en un dispositivo llamado celda electrolítica.

2. Pirometalurgia: son procesos químicos que utilizan temperaturas elevadas para modificar el mineral y reducirlo a metal libre.

3. Electrometalurgia: es el conjunto de procesos de reducción de menas metálicas o de refinación de metales basada en el proceso de electrolisis.

4. Fabricación de alimentos: hay gran cantidad de procesos químicos que involucran la participación de sustancias como saborizantes, colorantes, preservantes y otros.

5. Existe un grupo de procesos químicos donde el reactor es un ser vivo. Estos reactores biológicos los vemos en la limpieza de aguas contaminadas y en el proceso de lixiviación del cobre.

Ejercicio de profundización: Averigua qué tipo de organismos vivos se utilizan en procesos como la limpieza de aguas contaminadas y en la lixiviación del cobre, y explica en forma simple estos conceptos.

Tipos de industrias químicas

La industria química puede ser clasificada dependiendo del tipo de material utilizado. El siguiente esquema muestra los tipos de industria según los productos que generan.

Clasificación de la industria química

Industria química de base Industria química de transformación

Materias primas naturales Producto químicos de base Producto químicos finales

Agua

Aire

Rocas

Madera

Petróleo

Gas natural

Etc. Ácido sulfúrico

Hidróxido de sodio

Amoniaco

Naftaleno

Tolueno

Otros derivados orgánicos Plásticos

Pinturas

Vidrio

Explosivos

Metales

Perfumes

Detergentes, etc.

Las industrias químicas de base trabajan con materias primas naturales y fabrican productos de base. Las industrias químicas de transformación se encargan de convertir los productos de base en nuevos productos para su salida directa al mercado o para su empleo en otras industrias.

El objetivo esencial de toda industria química es fabricar un producto a bajo costo, buena calidad y que no dañe el medio ambiente.

Transformaciones de las materias primas

Para obtener productos químicos a partir de las materias primas, la industria química utiliza complejos procedimientos que se resumen en un proceso que posee las siguientes etapas:

Tratamiento físicos iniciales: Las materias primas que van a reaccionar se preparan y arreglan a través de la molienda.

Tratamiento químico: Son un conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en un reactor y que trasforman las materias primas en productos.

Tratamientos físicos finales: Etapa de purificación y de separación de los productos obtenidos. Algunas técnicas usadas en esta etapa son: destilación, sedimentación, filtración, etc.

Los materiales

Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto. Desde el comienzo de la civilización, los materiales junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos están fabricados a base de materiales, estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro. Existen muchos tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello.

Tipos de materiales

Por conveniencia la mayoría de los materiales están divididos en cinco grupos principales: materiales metálicos, electrónicos, cerámicos, poliméricos y compuestos.

* Materiales metálicos:

Las propiedades físicas más comunes de éstos son:

1. Son sólidos a temperatura ambiente, a excepción del mercurio que es un líquido.

2. La mayoría de los metales tienen puntos de ebullición y de fusión altos.

3. Son buenos conductores de la electricidad y el calor.

4. Muchos metales son dúctiles y maleables, es decir, con ellos se pueden hacer hilos y láminas.

5. El medio ambiente en general corroe a los metales. La corrosión es la reacción del metal con el oxígeno del aire o del agua para formar una capa de óxido metálico que altera sus propiedades y su aspecto físico.

Ejemplo: Cobre, molibdeno, plata, etc.

* Materiales electrónicos:

Están formados por elementos no metálicos, que conducen la electricidad con un pequeño aumento de temperatura. Ejemplo: El Silicio (Si), utilizado en los circuitos computacionales.

* Materiales cerámicos :

Los materiales cerámicos son compuestos iónicos. Esto significa que poseen iones positivos y negativos en igual cantidad. Esta estructura es rígida, no permite el movimiento de los iones. Por esta razón, este tipo de material posee una baja conductividad eléctrica. Características de estas sustancias son:

1. La unión entre los iones es fuerte, hace que estos materiales sean muy resistentes al calentamiento; es difícil transformar estos sólidos en líquidos.. Por lo tanto, son malos conductores del calor.

2. No se desgastan, ni se deforman con facilidad.

3. Todas las cerámicas son duras y quebradizas.

4. Son bastante inertes, no son atacadas por ácidos ni bases fuertes.

Ejemplo: lozas, se usan en la fabricación de hornos, etc.

* Materiales poliméricos:

Los polímeros son macromoléculas, que están formadas por moléculas más pequeñas que se repiten, denominadas monómeros.

Los polímeros pueden ser de origen natural como los ácidos nucleícos y las proteínas, o sintéticos como el poliestireno y el PVC.

Existen polímeros que contienen solamente moléculas de hidrocarburos, como el poliestireno, usado para hacer plumavit. Y polímeros que contienen además de átomos de carbono e hidrógeno otros elementos, por ej. El PVC o cloruro de polivinilo que contiene cloro.

Cada polímero tiene sus características propias, pero las más comunes a todos ellos son las siguientes:

1. El enlace entre los átomos es covalente y por ello ocupan posiciones rígidas,

2. Son malos conductores de la electricidad y el calor.

2. Son bastante inertes, no son atacadas por ácidos ni bases fuertes.

3. Pueden ser aislantes térmicos y eléctricos.

4. Son en general muy livianos.

5. Pueden ser procesados de muchas maneras para obtener fibras y espumas.

* Materiales compuestos (composite):

Los materiales compuestos o “composite” (según su denominación en inglés), están constituidos por dos o más fases diferentes de materiales que difieren en forma o composición, pero que se mantienen unidos y conservan sus identidades y propiedades. Los materiales que forman parte de un composite le proporcionan características específicas mejoradas, que no presentan los componentes solos. Ejemplo de ellos son los modernos materiales empleados en la construcción,

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