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QUÍMICA I
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PLANTEL 2 CIEN METROS, ELISA ACUÑA ROSSETTI
Metalurgia
Una de las más antiguas y comunes aplicaciones de los procedimientos químicos al desarrollo de la
civilización esta en el estudio y realización práctica de los diversos métodos para la producción y
utilización de los mentales. La conquista progresiva de los metales por el hombre y su adaptación para
los usos prácticos de la vida es tan importante en el desarrollo de la civilización humana, que los
historiadores identifican frecuentemente las diferentes etapas de ella mediante expresiones tales
como la Edad de bronce, Edad del hierro, etc. Esta clasificación es, en realidad, un tácito
reconocimiento de la aportación básica que al progreso de la humanidad han llevado los
conocimientos sobre la obtención y uso de los diferentes tipos de metales, sin cuyas aplicaciones
nuestra civilización seria radicalmente opuesta a la que ahora conocemos.
Solo algunos metales (en número bastante limitado) se hallan libres en la corteza terrestre en su
estado elemental. Los mayores avances que registra la historia humana en el estudio de la Metalurgia
son los descubrimientos y perfeccionamientos de métodos para obtener metales de los compuestos
minerales que los contienen. El descubrimiento prehistórico de la fusión del cobre, que condujo a la
Edad del bronce; el descubrimiento en el siglo diecinueve de la obtención económica del aluminio, y,
sobre todo, el descubrimiento trascendental del hierro y del acero, han sido los acontecimientos
iníciales de capítulos enteros de la historia de la humanidad. La obtención económica y de rendimiento
comercial del magnesio y titanio puede resultar en el futuro igualmente importante.
El campo completo del estudio de los metales, particularmente la explotación de los minerales y su
reducción, la obtención de los metales y su purificación, y la fabricación de los productos derivados de
ellos, reciben en conjunto el nombre de metalurgia. El objeto de este capítulo es examinar los
principales procesos metalúrgicos.
MENAS
Una mena puede definirse como un mineral cualquiera del que puede obtenerse económicamente un
metal. Según esta definición, muchos minerales de gran importancia económica, como la mica, arena y
sal, no son menas, porque no son utilizados (corrientemente) como origen de metales, además, hay
muchos minerales que, aun teniendo cantidades apreciables de metal útiles, no se clasifican como
menas por varias causas, entre las que destacan las citadas a continuación: 1. º. La proporción de
metal que contienen es pequeña con relación a la de otros minerales (menas) aprovechables. 2. º. Son
difíciles de reducir: 3.º. Contienen impurezas inadmisibles, tan difíciles de eliminar, que los hacen
económicamente inexplotables. Tales minerales ya no se denominan menas. Cabe observar que ciertos
metales no son menas activas, porque en la actualidad son demasiado pobres para su explotación
provechosa, no pudiendo competir con otros más ricos y fácilmente accesibles. Pero a medida que
estos se van consumiendo, los más pobres van adquiriendo interés. El agotamiento de las menas ricas
y las mejoras introducidas en la tecnología metalúrgica, pueden hacer que un mineral actualmente
poco valorado llegue a ser una mena de elevado interés económico.
Los minerales utilizables como menas están extensamente distribuidos sobre la superficie de la
tierra. Incluso el mar probablemente se clasificara pronto como una importante mena de magnesio. La
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aplicación de los métodos químicos para convertir una mena en su metal deberá descansar en el
conocimiento de la naturaleza de los compuestos minerales que la construyen. Por tanto, nuestro
primer estudio se orientara hacia el perfecto conocimiento de la constitución química de las propias
menas.
1.-Clases de Menas
Son muy pocos los metales que se presentan nativos en la naturaleza. La mayor parte de las menas son
compuestas del metal, generalmente de los grupos que hemos ido hasta ahora exponiendo en el
desarrollo de la obra. El siguiente índice clasifica las menas más importantes según la naturaleza de
los cationes que contienen. Debe esperarse que todas las menas aprovechables sean insolubles; de lo
contrario, haría tiempo que habrían, desaparecido, lixiviadas por las lluvias.
(1) METALES NATIVOS. Los pocos metales que se presentan en estado elemental (o nativo) están en
la parte inferior de la escala de actividades. Esta circunstancia es lógica, porque lo metales más
elevados son buenos agentes reductores y, por tanto, ya hubiesen sido oxidados hacia uno u
otros compuesto. Resulta interesante observar que la escala de actividades es una guía de
orientación respecto al orden histórico de los descubrimientos y empleo de los metales. El oro y la
plata, que fueron conocidos en tiempo prehistóricos, se hallan en estado nativo (parte interior de
la tabla) y no se requieren procedimientos especiales, ni de gran complicación, para obtenerlos.
Les siguieron (en este orden) cobre, estaño y plomo. El hierro, mucho más elevado en la escala de
actividad, y, por tanto, mucho más difícil de reducir, fue desconocido en la historia de la
humanidad hasta época más tardía. El zinc se cree que fue un producto descubierto en los albores
de la edad media. El aluminio no llego hacer metal comercial hasta fines del siglo diecinueve, y el
magnesio es un producto verdaderamente comercial en el siglo veinte. Entre los metales hallados
en estado nativo podemos establecer la siguiente lista de orden:
Oro Cobre Plata Platino Hierro (solo en meteoritos)
(2)
Óxidos, hidróxidos, carbonatos. clasifiquemos juntos estos tipos de compuestos, porque
bajo la acción del calor (una primera etapa en la extracción de casi todos los metales) los
hidróxidos y los carbonatos se convierten en óxidos, por perdida de H2O o CO2 Entre los más
importantes, (que representamos junto a sus nombres mineralógicos) se encuentran:*
Bauxita Al2O2 – 2H2O2
Magnetita Fe2O2
(3)
Sulfuros. Junto al grupo de los óxidos, los sulfuros forman la clase más abundante e
importante de las menas comerciales, citamos a continuación las más destacadas de este grupo:
Galeana PbS
Calcopirita CuS·FeS
Debe hacerse algún comentario indispensable respecto a los minerales sulfurados, que aplicamos
concretamente al caso de la pirita. Esta, cuya fórmula es FeS, es un mineral abundante que contiene
más del 45% de hierro, proporción bastante rica para hacerlo explotable como mena de hierro. Pero
debido a que las impurezas de azufre en el acero son tan perjudiciales y difíciles de eliminar, la pirita
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es actualmente inaprovechable para obtención del hierro. Si se llegase a perfeccionar la tecnología
metalúrgica de separación del azufre en el afino del acero, la pirita llegaría a ser una mena
importante.**
(4)
Haluros. Esta es una clase reducida de minerales, en la que solo una pequeña parte son
menas. La cerargirita es una importante mena de plata. El agua del mar y las salmueras
subterráneas, que contienen CI” como anión principal, son importantes fuentes de magnesio
metálico.
Flourita CaF2
Silvina KCl
(5)
Oxisales. Este gran grupos consta de todos los diversos compuestos que contienen
oxianiones complejos (sulfatos, silicatos, cromatos, etc.). desde luego, es el más extenso entre
todos los grupos de minerales conocidos; pero solo algunos de sus componentes (incluyendo los
indicados más abajo) son de cierta importancia como menas. Debe observarse que la inseguridad
en distinguir las sales dobles de las complejas (que ya analizamos) hace algo arbitraria su
clasificación y nomenclatura. por ejemplo, no se sabe exactamente si la cromita es el óxido iónico
doble FeO – Cr2O3 o la sal compleja de anión CrO2 – y el catión Fe++.
Anglesita PbSO4
Monacita R*PO4
Crisocola CuSiO3
Cromita Fe(CrO2)2
Uraninita R2* (UO4)3
Wolframita FeWO4
*Advertimos de nuevo al lector que estas listas se ofrecen solo como material ilustrativo; no se
intenta hacerlas aprender de memoria.
LOS MINERALES
Los minerales en general son elementos naturales que componen la corteza terrestre. Estos se han
formado a partir de diferentes elementos químicos desde el origen del planeta, para hoy encontrarse
en su mayoría dispersos en el mundo. Así, de acuerdo a lo definido por la International Mineralogical
Association se considera como mineral a aquellas sustancias de origen natural, con forma sólida y con
estructura cristalina formados por los elementos presentes en la tabla periódica y que fueron producto
de un proceso geológico. Esta asociación ha identificado alrededor de 6,500 tipos diferentes de
minerales que existen en la tierra.
¿Cómo se clasifican los minerales?
Si bien es posible distinguir a los minerales a partir de sus distintas propiedades (físicas, químicas, su
estructura, etc) en términos muy generales se puede dividirlos en: metálicos y no metálicos.
Minerales Metálicos
Minerales No Metálicos
Se caracterizan por tener enlaces químicos Se caracterizan por tener enlaces químicos
metálicos
covalentes o ionicos con otros elementos químicos.
Tienen Brillo
No tienen Brillo
Son ductiles (pueden ser doblados para Por lo general, cuando se presentan en forma sólida
formar cables o hilos)
son frágiles
Son maleables (pueden ser moldeados para
formar láminas)
Tenaces
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Buenos conductores de calor y electricidad
Por lo general son densos
Fuente: International Mineralogical Association
Malos conductores de calor y electricidad, incluso
usados como aislantes.
Tienen menor densidad que los metales
Particularidades de los minerales no metálicos
Los minerales no metálicos conforman la mayor parte de la nuestro planeta, no tienen brillo metálico y
no reflejan la luz y pueden encontrarse en tres estados a temperatura ambiente: sólido, líquido y
gaseoso.
Sus usos se encuentran en las más variadas industrias: alimentaria, construcción, química, cemento,
minera, entre otras. Veamos algunos ejemplos:
Arena: compuesta fundamentalmente por sílice. Es usada para la fabricación de cristales y hormigón,
fundamental para la construcción de cualquier edificación.
Cal: formada por calcio y oxígeno. Usado desde la antigüedad en la construcción de viviendas, e incluso
en el pintado de las mismas.
Caliza: roca formada básicamente por un compuesto de calcio, encontrado comúnmente en la
naturaleza como reservorio de hidrocarburos. Usado para la fabricación de cemento.
Granito: formada por cuarzo, feldespato y mica, es el principal tipo de roca en la corteza terrestre.
Usado la construcción de viviendas y de edificios públicos debido a su durabilidad.
Piedra Laja: piedra lisa y poco gruesa usada en la construcción de viviendas como parte de los
tejados.
Yeso: usado en diversas industrias, entre ellas en la industria de la construcción para la fabricación de
cemento y el dry-wall, como aislante térmico, así como para la fabricación de moldes (usados por los
dentistas o escultores) y tizas para pizarra. Se usa en la agricultura como fertilizante debido a que su
composición química es rica en calcio y azufre.
Arcilla: conocida desde tiempos antiguos, fue usada en la fabricación de cerámica debido a su gran
plasticidad así como para la construcción. En tiempos modernos ha sido usada para la fabricación de
ladrillo, porcelana y loza, así como en procesos industriales como el de fabricación de cemento y papel.
Azufre: usado en las más diversas industrias, como por ejemplo para la fabricación de baterías de
auto, pólvora, como fertilizante en la agricultura y como fungicida (anti hongos), en la orfebrería para
la oxidación de la plata, en la producción de caucho, en la industria vitivinícola, entre otras.
Baritina: es un mineral del tipo de los sulfatos y se encuentra comúnmente con los minerales
metálicos. Es empleada como pigmento, en la fabricación de agua oxigenada, para la preparación de
lodos usados en la extracción de petróleo y gas natural, en la fabricación de resinas sintéticas y vidrio.
Bentonita: tipo de arcilla usada en las construcciones para el sostenimiento de tierras y como
material de sellado, para la elaboración de lubricantes, en la elaboración de lodos para la extracción de
los hidrocarburos, entre otros.
Carbón Antracita: variante del carbón mineral, es usado como combustible en las más diversas
industrias: generación de energía eléctrica, fundiciones, cementera, e incluso para uso doméstico.
Diamante: derivado del carbono, el diamante es el metal precioso con mayor valor en el mundo. Su
utilidad varía en su tipo y puede usarse en la industria joyera, en la perforación de lotes petroleros, y
para el corte de piezas debido a su alto nivel de dureza.
Mica: se encuentra en la naturaleza junto a minerales como el cuarzo. Gracias a su resistencia al calor,
así como por su elasticidad, es usado como aislante eléctrico y térmico para la protección de máquinas.
Sal Común: o más conocida como sal de mesa. Se encuentra en las salineras y está compuesta por
sodio y cloro, usada ampliamente en la cocina universalmente para condimentar y conservar
alimentos.
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Talco: de color blanco o azul, es usado en diversas industrias entre ellas para la fabricación de papel,
en la industria cosmética para prevenir la irritación de la piel, e incluso como parte de algunos
plásticos.
Actividad
Una mena es un mineral del que se puede extraer un elemento, un metal generalmente, por contenerlo en
cantidad suficiente para ser aprovechado. Así, se dice que un mineral es mena de un metal cuando
mediante minería es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el
metal de ese mineral.
Llena los espacios vacíos del siguiente cuadro, te puedes apoyar en la meso grafía presentada.
Elemento
Mineral
Aluminio
Bauxita
Cobre
Calcocita
Cobre
Cobre
Malaquita
Cu2S
Cu2CO3(OH)2
FeCrO4
Casiterita
Hierro
SnO2
Fe2O3
Hierro
Magnetita
Manganeso
Pirolusita
Mercurio
Molibdeno
Nombre de la
mena de donde
proviene
CuFeS2
Cromo
Estaño
Composición
Fe3O4
HgS
Molibdenita
Plomo
MoS2
PbS
Titanio
Ilmenita
Zinc
Esfalerita
FeTiO3
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