Metales

 MATERIALES METÁLICOS

 

Índice

Evolución de los metales y sus aplicaciones

Clasificación de los metales

Obtención de los metales

Impacto MedioAmbiental

      Los metales son los elementos químicos capaces de conducir la electricidad y el calor, que exhiben un brillo característico y que, con la excepción del mercurio, resultan sólidos a temperatura normal. El concepto se utiliza para nombrar a elementos puros o a aleaciones con características metálicas.

Los metales son los elementos más abundantes de la corteza terrestre. Algunos de ellos suelen hallarse en estado de mayor o menor pureza en la naturaleza, mientras que la mayoría forman parte de minerales del subsuelo terrestre, de los cuales deben ser separados artificialmente.

 

 

Preguntas relativas al vídeo:

1.  Define las distintas edades por las que han pasado los metales
2. ¿Qué es una aleación?
3. Define mena y ganga
4. Indica las principales propiedades de los materiales (P. Mecánicas, P. Térmicas, P. Eléctricas y Magnéticas)
5. Indica la clasificación de los metales (esquema completo)
   

 

EVOLUCIÓN DE LOS METALES Y SUS APLICACIONES

      El descubrimientos de los metales a lo largo de la historia del ser humano supuso un gran avance en la evolución de la humanidad y permitió grandes mejorar en la forma de vida.

 

PROPIEDADES DE LOS METALES

Hay muchos tipos de metales que se usan para fabricar objetos diferentes, pero todo ellos tienen unas propiedades comunes:

1. Buenos conductores del calor.
2. Buenos conductores de la electricidad.
3. Resistentes porque soportan muy bien las fuerzas de compresión, tracción o flexión.
4. Tenaces porque aguantan golpes sin romperse.
5. Los metales pueden ser:
6. Dúctiles y maleables, como el cobre y el aluminio.
7. Sólidos a temperatura ambiente, excepto mercurio.
8. Son relativamente económicos, sobre todo el acero.
9. Son pesados, su densidad es elevada comparada con otros materiales, excepto titanio.
10. Algunos son magnéticos, como el caso del hierro que es atraído por un imán.
11. La temperatura de fusión de la mayoría de los metales es muy alta.

 

CLASIFICACIÓN DE LOS METALES

La mayoría de los metales no se emplean en estado puro sino en aleaciones, es decir, formando una mezcla homogénea con otros metales o no metales, obtenida a partir de la fusión de ambos. Como se puede apreciar en la figura la mayoría de los elementos de la tabla periódica son metales, después hay un pequeño grupo de metaloides (tienen propiedades intermedias entre metales y no metales) y el resto son no metales.

 

 

De entre todos los metales sobresalen el hierro y sus aleaciones porque suponen el 90% de la producción mundial de metales. Esto es consecuencia de las ventajas que tiene el hierro para la industria: es abundante, es barato y mejora sus propiedades al formar aleaciones. Por esta razón clasificaremos los metales en:

·         

•  Metales férricos: correspondiente al grupo de aleaciones cuyo componente principal es el hierro.
•  Metales no férricos: son  los metales puros y las aleaciones de metales que no tienen hierro en su composición.

 

METALES FÉRRICOS

El hierro puro tiene muy pocas aplicaciones técnicas debido a que sus propiedades son muy deficientes.
Los metales férricos son el hierro y sus aleaciones.
El carbono es un no metal que en pequeña proporción y mezclado íntimamente con el hierro mejora notablemente sus cualidades. Según la cantidad  de carbono que se agrega al hierro, podemos distinguir:

- hierro dulce <0,1 %
- aceros >0,1 % y < 2%
- fundiciones > 2% y < 5%

Las principales características de los metales ferrosos son:

- Extracción no demasiado cara.
- Necesidad de procesado del mineral para obtener el hierro.
- Empleado para hacer aleaciones, como el acero.

Vídeo: Fabricación del Acero:

METALES NO FÉRRICOS

Metales no férricos. Puros
Los metales no férricos más importantes en la industria son el cobre, estaño, el cinc, el aluminio, el magnesio y el titanio.

OBTENCIÓN DE LOS METALES

La mayoría de los metales no se encuentran puros en la naturaleza, por lo que es necesario extraerlos de los minerales que los contienen, en los que está formado un compuesto químico (normalmente óxido).

MINERÍA: es una actividad económica del sector primario que consiste en la explotación o extracción de los minerales que se han acumulado en el suelo y subsuelo en forma de yacimientos, También la minería es considerada como el conjunto de individuos que se dedican a esta actividad o el conjunto de minas de una nación o región. Puede ser a cielo abierto cuando el mineral se encuentra en la superficie o subterránea cuando el mineral se encuentra en el subsuelo.

 

YACIMIENTO: son formaciones geológicas en las que se acumula una cierta cantidad de mineral que puede ser extraido para su procesamiento.

Una vez extraidos los minerales de los yacimientos, hay dos formas básicas de obtener los metales a partir de los minerales que los contienen en distintas proporciones,  en el horno a altas temperaturas y por electrolisis donde se separa el metal mediante una corriente eléctrica, en ambos casos se produce una reacción química.        

 
ALTO HORNO: Un alto horno es un horno especial en el que tienen lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación química en un metal rico en hierro llamado arrabio. Está constituido por dos troncos en forma de cono unidos por sus bases mayores. Mide de 20 a 30 metros de alto y de 4 a 9 metros de diámetro; su capacidad de producción puede variar entre 500 y 1500 toneladas diarias.

 

Vídeo: ACERO; Obtención Alto Horno:

 
CELDA ELECTROQUÍMICA: es un recipiente que contiene un líquido que conduce la electricidad, y dos bornes llamados cátodo y ánodo por los que se hace pasar un voltaje determindado.

La electricidad produce la disociación química de los componentes del fluido. De esta forma se obtiene varios metales como cobre, magnesio, aluminio, cinc, etc.

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

El empleo de metales produce un impacto en la diferentes fase de su producción y empleo:

- Durante la extracción de minerales: las canteras y minas a cielo abierto mueven una gran cantidad de tierra, generan gran cantidad de polvo y alteran el paisaje.
- Durante el proceso de producción de los metales: los altos hornos producen una gran cantidad de gases contaminantes que se expanden por la atmósfera y luego ocasionan la lluvia ácida.
- Productos de desecho: todos los procesos industriales que utilizan metales producen una gran cantidad de residuos y desechos de piezas, componentes, envases, pilas, baterias, vehículos viejos, maquinaria, barcos, electrodomésticos, etc.

 Por eso es importante el reciclado y aprovechamiento de los materiales metálicos y sus derivados.

 
También se debe considerar la reutilización de productos reparados y que todavía no han llegado al final de su vida comercial o de aperación. De esta forma se reduce la cantidad de materia prima que se extrae de la naturaleza, se reduce la cantidad de energía necesaria para fabricar nuevos productos y se reduce la contaminación.