lunes, 30 de abril de 2012

Lectura 17: Hechos Interesantes acerca de los metales

Los metales se encuentran, por lo general, en la corteza de la Tierra; rara vez se encuentran en su estado natural, pues casi siempre están combinados con otros elementos o con otras sustancias como roca, arcilla o arena. Antes de que estos metales se puedan convertir en formas útiles, se deben separar de aquellos elementos o sustancias con las cuales se encuentran combinados. Los químicos han estado en capacidad de desarrollar procesos con los cuales se pueden separar los metales de las sustancias y pueden convertirlos en formas apropiadas que pueden servir para la fabricación de objetos útiles. El lenguaje especializado de los químicos, lo constituyen, en su mayor parte las ecuaciones, las cuales expresan a su manera, procesos químicos.

Esta lectura te dará alguna información acerca del estado natural en el que son encontrados los metales, procesos utilizados para separarlos de las sustancias con las que están combinados y en algunos casos, ecuaciones que representan los diferentes procesos.

El Oro, la plata y el cobre. Estos tres, son los metales que más utilizaron los primeros pobladores, puesto que son los únicos que se encuentran puros en la tierra, no tienden a mezclarse con el oxígeno ni con ningún otro elemento perteneciente a los no metales y son fáciles de trabajar y moldear. Hoy en día solamente el oro y el platino se pueden obtener en cantidades considerables de los minerales nativos, dichos minerales son mezclas de metal inactivo y de otros materiales que se encuentran en la tierra. Separar el oro de los otros materiales, por ejemplo, es un proceso mecánico. Dicho proceso varía según el tipo de mineral con que se encuentre el oro. La flotación, es uno de los procesos que se siguen cuando el oro está combinado con sulfuro; otro es el denominado proceso de concentración de gravedad.

El primer paso es la trituración y el pulimento del mineral húmedo en su estado puro a un tamaño en particular, luego el oro es tratado con una solución de cianuro para disolver las partículas Los materiales de deshecho se separan a continuación de la solución de oro limpio. En seguida ésta es tratada con polvo de zinc que ocasiona que el oro se separe en forma de polvo negro. Finalmente este polvo negro es secado y mezclado con el uso de sustancias adecuadas que se agregan.

Hierro y estaño. Los metales que más utilizaron los primeros habitantes de nuestro planeta, después de los anteriormente mencionados fueron probablemente, el hierro y el estaño. Ambos son moderadamente activos y se encuentran únicamente en forma combinada, especialmente con oxígeno. Para obtener el metal de un mineral oxidante, es necesario remover el oxígeno. Para lo cual, se calienta la mezcla del mineral y del carbón que contiene el oxígeno y se libera el metal que se necesita. La ecuación que resulta de esta acción es la siguiente:

Óxido de hierro + carbono → hierro + dióxido de carbono
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2

El proceso de remover el oxígeno de un óxido para obtener un metal se denomina reducción y a la sustancia utilizada para ello se le denomina agente reductor.

Uranio. Este metal, que se utiliza en la energía nuclear, frecuentemente se encuentra en un mineral oxidante y se puede obtener a través del proceso de reducción, utilizando aluminio como agente reductor. También se puede obtener por la reducción con sodio metálico.

Aluminio. El aluminio es el metal disponible más abundante, ya que un 8 % de la corteza de la Tierra lo contiene; se encuentra combinado con arcilla, esquisto y muchas otras rocas; se puede extraer de manera muy fácil y económica. El principal mineral del aluminio es la bauxita, la cual produce óxido de aluminio cuando se purifica.

Durante su época de estudiante en el Oberlin College en 1886, Charles Martin Hall descubrió el proceso que hoy se utiliza para la preparación de aluminio. Él pasó corriente eléctrica a través de una solución de óxido de aluminio disuelta en un mineral fundido llamado criolita y el óxido de aluminio se descompuso. La ecuación correspondiente a este proceso es:

Óxido de aluminio → aluminio + oxígeno
2Al2O3 → 4Al + 3O2
Este proceso se denomina electrólisis.

Aleaciones. Muy pocos metales se utilizan puros. La mezcla de estaño y cobre, llamada bronce, fue utilizada por lo primeros egipcios y romanos en la fabricación de adornos y otros artículos. El oro puro es muy suave, por eso, para que tome más consistencia se mezcla con el cobre. Cuando el oro es puro, se dice que es de 24 quilates, cuando el oro es de 18 quilates quiere decir que tiene 18 partes de oro y 6 partes de otros metales como el cobre, por lo cual ese tipo de oro tiene 75% de pureza. Diferentes clases de metales se mezclan con hierro para producir diferentes tipos de acero, cada uno con características distintas, como por ejemplo el acero inoxidable. Dichas mezclas de metales se denominan aleaciones. Los metales de los aviones son generalmente aleaciones de aluminio y magnesio que brindan el peso liviano y la fortaleza estructural necesarios. Cuando se utilizan para cableados eléctricos, el cobre o el aluminio deben ser tan químicamente puros como sea posible.

Los químicos han descubierto muchos hechos acerca de los metales que se encuentran en la corteza terrestre. Los métodos de extracción, procesamiento y aleación han ido cambiando con el transcurrir del tiempo; es por esto que se afirma que el final de la historia de los metales está muy lejos, pues los descubrimientos, los experimentos y la demanda del mercado en cuanto a trabajos en metal, cada día aumenta y difiere de la anterior. De hecho, la tecnología del futuro demandará el uso de metales mucho más de lo que hemos imaginado.

Electrólisis:La ruptura o separación de un componente químico por medio de la electricidad
Bauxita:Una combinación de diversos Minerales que se encuentran en la superficie terrestre; fuente de aluminio.

Taller de lectura 17:

  1. En la anterior lectura se habló sobre cinco diferentes metales, grupos de metales o combinaciones de los mismos. En el cuadro que se encuentra a continuación trata de organice la información que leyó.
    Copie el cuadro en tu cuaderno; en la primera columna escribe el nombre de los cinco metales en el orden en que fueron mencionados en cada título. En la segunda columna escribe aquellos elementos con los cuales se encuentra combinado en la naturaleza o escriba "no combinado". En la tercera columna, escriba los nombres de los procesos utilizados en la extracción o producción de cada metal o grupo de metales, a excepción de la quinta respuesta, en la que simplemente debes escribir una frase que diga cómo son producidos los metales.

    Metal o grupo de metalesCon qué se encuentra combinado en la naturalezaNombre o naturaleza del proceso o procesos
    1...
    2...
    3...
    4...
    5.sin respuesta.

    Procesos para la obtención de metales.
    Escriba los pasos de los siguientes procesos:

  2. La combinación del proceso de "flotación" y el proceso de "concentración de gravedad" en la refinación del oro. (Cinco pasos)
  3. El proceso de reducción para obtener hierro y estaño de un mineral oxidante. (Tres pasos)
  4. El proceso de electrólisis descubierto por Hall para descomponer el óxido de aluminio. (Dos pasos)

    Responda las siguientes preguntas:

  5. escriba la definición de electrólisis y bauxita
  6. ¿A qué se denomina reducción y qué es un agente reductor?
  7. ¿Cuáles son los cinco tipos diferentes de metal que se describieron en el texto?
  8. ¿Cuál es el metal más abundante y de mayor disponibilidad para la gente?
  9. ¿Cómo se llama el proceso de separación del oro y la arcilla, al revolverlo en un crisol con agua?
  10. ¿Cómo se llama el proceso que remueve el oxígeno de un óxido para obtener un metal?
  11. ¿Cuál es el agente reductor que se utiliza para la extracción del hierro?
  12. ¿Cómo se llama el proceso de remover el aluminio de su mineral puro?
  13. ¿Cuál es el principal mineral del aluminio?
  14. ¿Cuál es el metal utilizado como fuente para la producción de energía nuclear?
  15. ¿Cuál es el nombre que se le da a la mezcla obtenida de la fusión de dos o más metales?
  16. ¿El oro, la plata y el cobre se encuentran puros o combinados en la naturaleza?
  17. ¿Cuál es el primer paso en el proceso de reducción para obtener hierro y estaño del metal óxido?
  18. ¿Cuál es el último paso en los procesos de la combinación de la "flotación" y la "concentración de la gravedad" utilizados en el tratamiento de la obtención del oro?
  19. ¿Cuál es el primer paso en el proceso de electrólisis utilizado por Hall?
  20. Relacione, con una línea, las ecuaciones con la descripción que se hace de las mismas:
    EcuaciónDescripción
    2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2Óxido de aluminio → aluminio + oxígeno
    2Al2O3 → 4Al + 3O2Óxido de hierro + carbono → hierro + dióxido de carbono

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