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METALES

HIERRO Elemento químico, símbolo Fe, número atómico 26 y peso atómico

55.847. El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre (5%). Es un metal de color gris plateado y magnético. El uso más extenso del hierro es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores y abrasivos (colcótar).

PROPIEDADES FÍSICAS• Brillo: reflejan la luz que incide sobre su superficie. La inmensa mayoría presenta un brillo metálico muy intenso.

• Dureza: Oponen resistencia a dejarse rayar por objetos agudos.

• Tenacidad: los metales presentan menor o mayor resistencia a romperse cuando se ejerce sobre ellos una presión.

• Ductilidad: los metales son fácilmente estirados en hilos finos (alambres), sin romperse.

• Maleabilidad: ciertos metales, tales como la plata, el oro y el cobre, presentan la propiedad de ser reducidos a delgadas laminas, sin romperse.

• Conductividad calórica: Absorben y conducen la energía calórica.

• Conductividad eléctrica: Permiten el paso de la corriente eléctrica a través de su masa.

• Densidad: Presentan altas densidades.

• Fusibilidad: Presentan elevadísimos puntos de fusión, en mayor o menor medida, para ser fundidos.

PROPIEDADES QUIMICAS Nombre Hierro

Número atómico 26

Valencia 2,3

Estado de oxidación +3

Electronegatividad 1,8

Radio covalente (Å) 1,25

Radio iónico (Å) 0,64

Radio atómico (Å) 1,26

Configuración electrónica [Ar]3d64s2

Primer potencial de ionización (eV) 7,94

Masa atómica (g/mol) 55,847

Densidad (g/ml) 7,86

Punto de ebullición (ºC) 3000

Punto de fusión (ºC) 1536

Descubridor Los antiguos

USO DEL HIERROEl hierro es un metal extremadamente útil y el elemento más común del planeta Tierra:

En el proceso Haber-Bosch se utilizan catalizadores de hierro para producir amoníaco y también se utilizan en el proceso de Fischer-Tropsch para convertir el monóxido de carbono en los hidrocarburos utilizados para combustibles y lubricantes.

El metal de hierro es fuerte, pero también es muy barato. Por lo tanto, es el metal de uso más común hoy en día. La mayoría de los automóviles, máquinas, herramientas, los cascos de los buques de gran tamaño y la mayoría de las piezas de las máquinas están hechas de hierro.

El acero inoxidable es un tipo muy común de acero. El acero se obtiene mediante la combinación de hierro con otros metales. El acero inoxidable se utiliza en algunas partes de los edificios, en ollas y sartenes, cubiertos y material quirúrgico. También se utiliza para fabricar aviones y automóviles. El acero inoxidable es también 100% reciclable.

COMPUESTOS DEL HIERRO

1.) Los estados de oxidación más comunes son +2 y +3.

Hierro trabajando con estado de oxidación +2.

2 HCl + Fe ------ FeCl2 + H2

El compuesto formado FeCl2 se llama "Cloruro Ferroso"

Hierro trabajando con estado de oxidación +3.

6 HCl + 2 Fe ------ 2 FeCl3 + 3 H2

El compuesto formado FeCl3 se llama "Cloruro Férrico“

2.) Los óxidos de hierro más conocidos son el óxido de hierro (II) (FeO), el óxido de hierro (III), Fe2O3, y el óxido mixto Fe3O4. Forma asimismo numerosas sales y complejos en estos estados de oxidación.

PROBLEMAS DEL HIERRO EN EL AGUA

DIFICULTADES CAUSAS

Decolora el agua al precipitar Fuente de depósitos en las líneas de agua, calderas, Interfiere con el tinturado teñido y fabricación de papel.

TRATAMIENTO

Aireación, coagulación, filtración. Ablandamiento con Cal Intercambio Catiónico, filtración. Retención por agentes de superficies Activas.

VANADIO Elemento químico de símbolo V, número atómico 23, peso

atómico 50.942. Es un metal que se utilizó inicialmente en aleaciones con hierro y acero. Varios de los compuestos de vanadio se emplean en la industria química, sobre todo en la fabricación de catalizadores de oxidación, y en la industria cerámica como agentes colorantes.

• Es un elemento químico de aspecto metálico gris plateado y pertenece al grupo de los metales de transición.

• Es un metal suave a temperatura ambiente.

• Es considerado un mineral de transición y es maleable, dúctil y eléctricamente conductivo.

• Es más liviano que el hierro.

• Está clasificado con un 7 en la escala de dureza de los minerales de Mohs, con una dureza similar a la del cuarzo.

PROPIEDADES FISICAS

PROPIEDADES QUIMICAS Número atómico 23

Valencia 2,3,4,5

Estado de oxidación +3

Electronegatividad 1,6

Radio covalente (Å) 1,25

Radio iónico (Å) 0,74

Radio atómico (Å) 1,34

Configuración electrónica [Ar]3d34s2

Primer potencial de ionización (eV)

6,81

Masa atómica (g/mol) 50,942

Densidad (g/ml) 4,51

Punto de ebullición (ºC) 3450

Punto de fusión (ºC) 1900

Descubridor Nils Sefstrom en 1830

USOS DEL VANADIO

• Recubrimiento de las barras de combustible de reactores nucleares, por su baja sección de captura de neutrones.

• Producción de acero de gran tenacidad para herramientas especiales: duras y resistentes a la corrosión. Se obtiene una aleación con 86% de vanadio, 2% de hierro y 12% de carbono, llamada ferrovanadio.

• Se utilizan hojas de vanadio como agente de unión para recubrimiento del acero con titanio.

• El pentaóxido de divanadio se usa en cerámica y como catalizador en la fabricación del ácido sulfúrico.

COMPUESTOS DEL VANADIO La química de vanadio es notable por la accesibilidad de los cuatro estados

de oxidación adyacentes. Los estados de oxidación más comunes del vanadio son +2, +3, +4 y +5. El óxido de vanadio (II) es un agente reductor, mientras que el óxido de vanadio (V) es un agente oxidante del óxido de vanadio (IV). A menudo existen compuestos de vanadio como los derivados que contengan dióxido de vanadio (VO2)

El compuesto de mayor importancia es el pentóxido de vanadio, que se utiliza como un catalizador para la producción de ácido sulfúrico. Este compuesto oxida el dióxido de azufre (SO2) a trióxido (SO3). En esta reacción redox, el azufre se oxida de +4 a +6, y el vanadio se reduce de +5 a +3:

V2O5 + 2SO2 → V2O3 + 2SO3

El catalizador se regenera por oxidación con el aire:

V2O3 + O2 → V2O5

VANADIO EN EL CRUDO El vanadio se produce de forma natural en los yacimientos de petróleo

crudo, en algunas ocasiones en concentraciones tan altas. Además de todos los problemas que el vanadio causa durante el refinado del petróleo ya que es un veneno catalizador. El vanadio en los productos refinados inicia la corrosión en los motores y calderas. Por otro lado el Aceite quemado produce vanadio atmosférico, lo que eventualmente se deposita en las plantas ya que absorben dicho vanadio atmosférico. Dichas plantas como el trigo, el rábano, el perejil, y el eneldo, están a la disposición para el consumo.

ALUMINIO Es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero

nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi todas las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato. Cuando estos minerales se disuelven, según las condiciones químicas, es posible precipitar el aluminio en forma de arcillas minerales, hidróxidos de aluminio o ambos. En esas condiciones se forman las bauxitas que sirven de materia prima fundamental en la producción de aluminio.

PROPIEDADES FISICAS DEL ALUMINIO

Elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico.

Tiene un color blanco plateado.

Es blando y tiene poca resistencia mecánica

Puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles.

Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería.

PROPIEDADES QUIMICAS DEL ALUMINIO

Cuando entra en contacto con el oxígeno, el aluminio forma una capa de óxido que se conoce como óxido de aluminio. Esta capa lo ayuda a protegerlo de la corrosión.

El aluminio en polvo se prende fuego con facilidad si se lo expone a una llama.

Reacciona tanto con los ácidos como con los álcalis.

El aluminio tiene características anfóteras.

La capa de oxido formada sobre el aluminio se puede disolver en ácido cítrico formando citrato de aluminio

USOS DEL ALUMINIO Debido a su elevada proporción resistencia-peso es muy útil para

construir aviones, vagones ferroviarios y automóviles, y para otras aplicaciones en las que es importante la movilidad y la conservación de energía. Por su elevada conductividad térmica, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de motores de combustión interna.

Estructuras portantes de aluminio en edificios.

Embalaje de alimentos; papel de aluminio, latas, tetrabriks.

Carpintería metálica; puertas, ventanas, cierres, armarios, etc.

COMPUESTOS DEL ALUMINIO

El acetato de aluminio, Al(C2H3O2)3, se emplea en grandes cantidades de catalizador para la elaboración de muchos productos químicos orgánicos y como mordiente en colorantes. Interviene también en la composición de materiales refractarios e impermeables.

El borato de aluminio BO3Al, se utiliza para la fabricación de determinados tipos de vidrio y esmalte de alfarería.

El citrato de aluminio AlC5H5O7, es usado por los fabricantes de artículos de perfumería como elemento esencial en la fabricación de desodorantes para esta misma finalidad se utilizan otros compuestos de aluminio como el cloruro y el sulfato.

IMPORTANCIA DEL ALUMINIO EN LA INGENIERIA

Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica. Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que más se utiliza después del acero.

SODIO Elemento químico, símbolo Na, número atómico 11 y peso atómico

22.9898, El sodio ocupa el sexto lugar por su abundancia entre todos los elementos de la corteza terrestre, que contiene el 2.83% de sodio en sus formas combinadas. El sodio es, después del cloro, el segundo elemento más abundante en solución en el agua de mar

PROPIEDADES FISICAS

Las propiedades físicas mas características del sodio son:

El sodio es un metal alcalino, blando y ligero, de color plateado.

No se encuentra libre en la naturaleza.

El sodio flota en el agua descomponiéndola.

En condiciones apropiadas reacciona espontáneamente en el agua.

No suele arder en contacto con el aire por debajo de los 40ºC.

PROPIEDADES QUIMICASLas propiedades químicas del sodio más relevantes son:

Su única valencia es 1. Su número atómico es 11. Su electronegatividad es, aproximadamente, 0,9. La configuración electrónica es [Ne] s1.

Su masa atómica es equivalente a 22,9898(g/mol). La densidad del sodio es aproximadamente del 0,97(g/ml). El sodio alcanza su punto de ebullición a los 892ºC, y el punto de fusión

a los 97,8ºC. Su radio atómico es 1,9(Å). El radio iónico es 0,95(Å). El radio covalente es 1,54(Å). Su primer potencial de ionización es de 5,14(eV).

USOS DEL SODIOLas aplicaciones más importantes del sodio son:

En la fabricación de desodorantes, encontrándose en combinación con ácidos grasos.

También es empleado en la purificación de metales fundidos.

La aleación del sodio y el potasio(K), es un material que se emplea para la transferencia de calor además de desecante para disolventes orgánicos y como reductor.

Aleado con plomo (Pb), se emplea en la fabricación de aditivos detonantes para las gasolinas.

COMPUESTOS DEL SODIOLos compuestos de sodio de mayor importancia industrial son:

Sal común (NaCl), su uso sirve para dar sabor a alimentos y se libera diluido en agua cuando el cuerpo humano lo libera por la termorregulación del cuerpo.

Eritorbato de sodio (C6H7NaO6), utilizado en carnes de todo tipo y bebidas no alcohólicas como preservante. Mutágeno para el ser humano y letal para algunos ecosistemas acuáticos.

Tripolifosfato de sodio (Na5P3O10), componente fundamental de los jabones, de detergentes y de productos diferentes para dulcificar las aguas duras. Usado también en alimentos. Tumorígeno en estudios en ratas.

SODIO Y EL PETRÓLEO

El sodio no hace reacción cuando esta con el petróleo ya que en estado de oxidación cero se oxida de forma muy exotérmica y muy rápidamente con oxidantes como el oxigeno o el agua. Estas dos cualidades pueden provocar incluso una explosión. El petróleo es mucho menos oxidante y por tanto la reacción es menos exotérmica y se da en menor proporción. Además son moléculas mas grandes cuya cinética es mucho mas lenta y la reacción es por tanto mucho mas suave.

CROMO El cromo es un elemento natural que se encuentra en rocas, animales,

plantas y en el suelo. Puede existir en varias formas diferentes. Dependiendo de la forma que toma, puede encontrarse en forma de líquido, sólido o gas.

Principales compuestos -El dicromato de potasio (K2Cr2O7): Es un oxidante enérgico y se utiliza

para limpiar material de vidrio.

-El óxido de cromo III (Cr2O3): Es un pigmento que se emplea en pinturas esmaltadas y en la coloración de vidrios.

-Fluoruro crómico (CrF3): Es prácticamente insoluble en agua y se usa en la industria de la curtiembre.

Propiedades físicas Estado: Sólido

Densidad: 7140 kg/m3

Punto de fusión: 2130 K (1857 °C)

Punto de ebullición: 2945 K (2672 °C)

Entalpía de vaporización: 344,3 kJ/mol

Entalpia de fusión; 16,9 kJ/mol

Presión de vapor : 990 Pa a 2130 K

Propiedades químicas Nombre: Cromo

Símbolo: Cr

Número: 24

Serie Química: Metales de transición

Grupo: 6

Periodo: 4

Bloque: d

Masa atómica: 51,9961 u

Aplicaciones Sus principales aplicaciones son la producción de aleaciones

anticorrosivas de gran dureza y resistentes al calor además es usado como recubrimiento para galvanizados.

Efectos del cromo

Erupciones cutáneas Malestar de estómago y úlceras Problemas respiratorios Debilitamiento del sistema inmune Daño en los riñones e hígado Alteración del material genético Cáncer de pulmón Muerte

MOLIBDENO El molibdeno es un elemento químico de número atómico 42

que se encuentra en el grupo 6 de la tabla periódica de los elementos y se simboliza como Mo.

Es un metal plateado, tiene el sexto punto de fusión más alto de cualquier elemento.

PROPIEDADES QUIMICAS

El molibdeno es un metal de transición con una electronegatividad de 1,8 en la escala de Pauling y una masa atómica de 95,94 g/mol.

No reacciona con oxígeno o agua a temperatura ambiente.

El molibdeno sólo se oxida rápidamente a temperaturas superiores a 600 °C (débil oxidación comienza a 300 °C). Su coeficiente de dilatación es uno de los más bajos entre los metales utilizados comercialmente

PROPIEDADES FISICAS

Este metal puro es de color blanco plateado y muy duro; además, tiene uno de los puntos de fusión más altos de entre todos los elementos.

En pequeñas cantidades, se emplea en distintas aleaciones de acero para endurecerlo o hacerlo más resistente a la corrosión.

APLICACIONES El molibdeno se usa como catalizador en la industria

petrolera. En concreto, es útil para la eliminación de azufre.

El 99Mo se emplea en la industria de isótopos nucleares.14

Se emplea en distintos pigmentos (con un color anaranjado), para pinturas, tintes, plásticos y compuestos de caucho.

El disulfuro de molibdeno (MoS2) es un buen lubricante por sí mismo y brinda propiedades de tolerancia de presiones extremas a los lubricantes al reaccionar con el metal.

El molibdeno se emplea en determinadas aplicaciones electrónicas, como en las capas de metal conductoras en los transistores

NIQUEL El níquel es un elemento natural muy abundante. El níquel es

un metal duro, blanco-plateado que puede combinarse con otros metales, tales como el hierro, cobre y cromo para formar aleaciones.

Principales compuestos

El níquel forma compuestos aunque se dan casos en estados de oxidación formales que varían entre -1 y +4. La mayoría de las sales de níquel, como el cloruro de níquel (II), NiCl2, sulfato de níquel (II), NiSO4, y nitrato de níquel (II), Ni(NO3)2, presentan color verde o azul y están generalmente hidratadas. El sulfato de amonio y níquel (NiSO4 · (NH4)2SO4· 6H2O) se utiliza en soluciones para galvanizado de níquel.






Entalpía de fusión: 17,47 kJ/mol

Presión de vapor: 237 Pa a 1726 K

Propiedades químicas Nombre: Níquel

Símbolo: Ni

Número: 28

Serie química: Metales de transición

Grupo: 10

Período: 4

Bloque: d


Aplicaciones El níquel puede combinarse con otros metales, tales como el

hierro, cobre y cromo para formar aleaciones. Estas aleaciones se usan para fabricar monedas, joyas, y artículos tales como válvulas. La mayor parte del níquel se usa para fabricar acero inoxidable.

Efectos del níquel Elevadas probabilidades de desarrollar cáncer de pulmón, nariz,

laringe y próstata.

Enfermedades y mareos después de la exposición al gas de níquel.

Embolia de pulmón.

Fallos respiratorios

Defectos de nacimiento.

Asma y bronquitis crónica.

Reacciones alérgicas como son erupciones cutáneas, mayormente de las joyas.

COBALTO El cobalto es un metal que se ha utilizado durante miles de

años en una amplia opciones de aplicaciones. No se produce por sí mismo en la naturaleza, pero se puede encontrar en muchos minerales. El cobalto se encuentra en los minerales que contienen níquel y cobre, así como en combinaciones de arsénico y azufre.

Principales compuestos

Acetato de cobalto: Se utiliza para la preparación de barnices, colorantes y catalizadores.

Carbonato de cobalto: Es empleado en los catalizadores para pigmentos inorgánicos. También se utiliza como metal de traza en suplementos alimenticios para animales.

Hidróxido de cobalto: Se utiliza ampliamente como materia prima en la producción de pigmentos y catalizadores.






Entalpía de fusión: 16,19 kJ/mol

Presión de vapor: 175 Pa a 1768 K

Propiedades químicas Nombre: Cobalto

Símbolo: Co

Número: 27

Serie química: Métales de transición

Grupo: 9

Período: 4

Bloque: d


Aplicaciones Es utilizado para recubrimiento de base de esmaltes

vitrificados y secante para pinturas, barnices y tintas.

Efectos del cobalto

Vómitos y náuseas

Problemas de Visión

Problemas de Corazón

Daño del Tiroides

GRACIAS !!

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