EL METAL

Metal se denomina a los elementos qumicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, y son slidos en temperaturas normales (excepto el mercurio y el galio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolucin. La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solape entre la banda de valencia y la banda de conduccin en su estructura electrnica (enlace metlico). Esto le da la capacidad de conducir fcilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo. El concepto de metal refiere tanto a elementos puros, as como aleaciones con caractersticas metlicas, como el acero y el bronce. Los metales comprenden la mayor parte de la tabla peridica de los elementos y se separan de los no metales por una lnea diagonal entre el boro y el polonio. En comparacin con los no metales tienen baja electronegatividad y baja energa de ionizacin, por lo que es ms fcil que los metales cedan electrones y ms difcil que los ganen.

El metal en la historia

Metales como el oro, la plata y el cobre, fueron utilizados desde la prehistoria. Al principio, slo se usaron los que se encontraban fcilmente en estado puro (en forma de elementos nativos), pero paulatinamente se fue desarrollando la tecnologa necesaria para obtener nuevos metales a partir de sus menas, calentndolos en un horno mediante carbn de madera. El primer gran avance se produjo con el descubrimiento del bronce, fruto de la utilizacin de mineral de cobre con incursiones de estao, entre 3500 a. C. y 2000 a. C., en diferentes regiones del planeta, surgiendo la denominada Edad del Bronce, que sucede a la Edad de Piedra. Otro hecho importante en la historia fue la utilizacin del hierro, hacia 1400 a. C. Los hititas fueron uno de los primeros pueblos en utilizarlo para elaborar armas, tales como espadas, y las civilizaciones que todava estaban en la Edad del Bronce, como los egipcios o los aqueos, pagaron caro su atraso tecnolgico.

No obstante, en la antigedad no se saba alcanzar la temperatura necesaria para fundir el hierro, por lo que se obtena un metal impuro que haba de ser moldeado a martillazos. Hacia el ao 1400 d. C. se empezaron a utilizar los hornos provistos de fuelle, que permiten alcanzar la temperatura de fusin del hierro, unos 1.535 C. Henry Bessemer descubri un modo de producir acero en grandes cantidades con un coste razonable. Tras numerosos intentos fallidos, dio con un nuevo diseo de horno (el convertidor Thomas-Bessemer) y, a partir de entonces, mejor la construccin de estructuras en edificios y puentes, pasando el hierro a un segundo plano. Poco despus se utiliz el aluminio y el magnesio, que permitieron desarrollar aleaciones mucho ms ligeras y resistentes, muy utilizadas en aviacin, transporte terrestre y herramientas porttiles. El titanio, es el ltimo de los metales abundantes y estables con los que se est trabajando y se espera que, en poco tiempo, el uso de la tecnologa del titanio se generalice.

Los elementos metlicos, as como el resto de elementos, se encuentran ordenados en un sistema denominado tabla peridica. La mayora de los elementos de esta tabla son metalesLos metales se diferencian del resto de elementos, fundamentalmente en el tipo de enlace que constituyen sus tomos. Se trata de un enlace metlico y en l los electrones forman una nube que se mueve, rodeando todos los ncleos. Este tipo de enlace es el que les confiere las propiedades de conduccin elctrica, brillo, etc. Hay todo tipo de metales: metales pesados, metales preciosos, metales ferrosos, metales no ferrosos, etc. y el mercado de metales es muy importante en la economa mundial.

Propiedades

Los metales poseen ciertas propiedades fsicas caractersticas, entre ellas son conductores de la electricidad. La mayora de ellos son de color grisceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece ms de un color; este fenmeno se denomina policromismo.

Otras propiedades seran: Maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse lminas al ser sometidos a esfuerzos de compresin.

Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos al ser sometidos a esfuerzos de traccin.

Tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse o al recibir fuerzas bruscas (golpes, etc.)

Resistencia mecnica: capacidad para resistir esfuerzo de traccin, comprensin, torsin y flexin sin deformarse ni romperse.

Los metales ms utilizados

Los usos de los metales dependen en primer lugar, de sus propiedades caractersticas, como la resistencia, dureza, conductividad elctrica y conductividad trmica. En segundo lugar dependen de su inters para realizar determinadas funciones qumicas.

USOS DE LOS METALES SEGUN SU IMPORTANCIA ECONMICA: En realidad, casi todos los metales son importantes desde el punto de vista econmico, pero solo aproximadamente una veintena de ellos son absolutamente esenciales.

FERROALEABLES:

EL HIERRO (Fe)

Es el metal ms usado, con el 95% en peso de la produccin mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magntico. El hierro tiene su gran aplicacin para formar los productos siderrgicos, utilizando este como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metlicos como no metlicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleacin de hierro es acero si contiene menos de un 2% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundicin. El acero es indispensable debido a su bajo precio y dureza, especialmente en automviles, barcos y componentes estructurales de edificios. Los aceros bajos en carbono se empelan para piezas de ingeniera que necesitan una alta resistencia mecnica y al desgaste; los aceros altos en carbono se emplean principalmente en las herramientas. Las fundiciones dependiendo de sus caractersticas se emplean en motores, vlvulas, engranajes, etc. L os xidos de hierro por su parte se emplean para pinturas; la magnetita y el oxido de hierro III se emplean en aplicaciones magnticas y el Fe (OH)3 se emplea en radioqumica para concentrar los actnidos mediante Co-precipitacin.

*MAGNESIO (Mn)

Los xidos de magnesio se utilizan como material refractario en hornos para la produccin de hierro y acero, cemento, etc. Su uso principal es como elemento de aleacin de aluminio en envases de bebidas, en componentes de los automviles, el las llantas. Adems el hidrxido (leche de magnesia), el cloruro, el sulfato (sales Epsom) y el citrato se emplean en la medicina. El polvo de carbonato de magnesio es utilizado por los gimnastas y levantadores de peso para mejorar el agarre a los objetos. Es prcticamente imprescindible en la escalada de dificultad para secar mano y dedos (el sudor) del escalador y mejorar la adherencia a la roca. Otros usos incluyen flashes fotogrficos, pirotecnia y bombas incendiarias, entre otros usos.

*CROMO (Cr)

Se utiliza principalmente en la metalurgia, en los procesos de cromado y tambin en el anodizado de aluminio. En las pinturas cromadas con tratamiento antioxidante. Sus cromatos y xidos se emplean en colorantes y pinturas. Sus sales en general debido a sus colores se utilizan como mordientes. El cromato de potasio se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio. Su uso comn es como catalizador. El mineral cromita se emplea en moldes para la fabricacin de ladrillos. Tambin se emplea el oxido de cromo para preservar la madera. Cuando se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo se obtiene el rub. El dixido de cromo (CrO2) se emplea para fabricar las cintas magnticas empleadas en las casetes.

*NIQUEL (Ni)

Aproximadamente el 65% del nquel se utiliza en la fabricacin de aceros inoxidables austentico. El 12% se utiliza en superaleaciones de nquel y el restante 23% se reparte en otras aleaciones, bateras recargables, acuacin de monedas, recubrimientos metlicos. Las aleaciones de nquel-cobre como son muy resistentes a la corrosin se utilizan en los motores marinos y en la industria qumica. Las aleaciones de nquel-titanio se utilizan en robtica.

*COBALTO (Co)

Entre sus aleaciones cae sealar las superaleaciones usadas en turbinas de gas de aviacin. Se utiliza en los imanes, las cintas magnticas, el la catlisis del petrleo y la industria qumica. Adems se usa en secantes para pinturas, barnices y tintas y en el recubrimiento base de esmaltes vitrificados. En pigmentos, electrodos de bateras elctricas, cables de acero de neumticos. El Co-60 se usa en radioterapia, esterilizacin de alimentos y radiografa industrial para el control de calidad.

*MOLIBIDENO (Mo)

Se utiliza pues en aleaciones de alta resistencia y que soporten temperaturas y corrosiones sumamente altas. Estas aleaciones se usan en la construccin y en piezas de aviones y automviles. Adems se usa como catalizador en la industria petrolera, en concreto para la eliminacin del azufre. Tambin se emplea en la industria de istopos nucleares; en distintos pigmentos, para pinturas, plsticos, tintes, plsticos y compuestos de caucho, etc.

*WOLFRAMIO:

Se suele emplear en los filamentos de las lmparas incandescentes, en los alambres de los hornos elctricos, en las puntas de los bolgrafos, en la produccin de aleaciones de acero duras y resistentes. En la Segunda Guerra Mundial se us para blindar la punta de los proyectiles anti-tanque. Tambin se usa para la fabricacin de dardos, concretamente en los barriles de los dardos, en aleacin con nquel, y en una proporcin desde el 80% al 97%. En los ltimos aos se ha utilizado para la fabricacin de joyas como brazaletes, anillos y relojes con una gran aceptacin por quienes lo usan.

*VANADIO (V):

Aproximadamente el 80% producido se emplea como ferro vanadio o como aditivo en aceros. Tambin se utiliza en acero inoxidable usado en instrumentos quirrgicos y herramientas, en aceros resistentes a la corrosin, y mezclado con aluminio en aleaciones de titanio empleadas en motores de reaccin. Adems, en aceros empleados en ejes de ruedas y cigeales, engranajes, y otros componentes crticos. Es un importante estabilizador de carburos en la fabricacin de aceros. Se emplea en algunos componentes de reactores nucleares. Forma parte de algunos imanes superconductores.

NO FERROSOS:

*COBRE (Cu):

Debido a su extraordinaria conductividad, el uso ms extendido del cobre se da en la industria elctrica. Su ductilidad permite transformarlo en cables de cualquier dimetro, desde 0,025 mm. en adelante. Puede usarse tanto en cables y lneas de alta tensin exteriores como en el cableado elctrico en interiores, cables de lmparas y maquinaria elctrica en general: generadores, motores, reguladores, equipos de sealizacin, aparatos electromagnticos y sistemas de comunicaciones. A lo largo de la historia, el cobre se ha utilizado para acuar monedas y confeccionar tiles de cocina, tinajas y objetos ornamentales. En un tiempo era frecuente reforzar con cobre la quilla de los barcos de madera. Algunas soluciones de cobre tienen la propiedad de disolver la celulosa, por lo que se usan grandes cantidades de cobre en la fabricacin de rayn. Tambin se emplea el cobre en muchos pigmentos, en insecticidas como el verde de Schweinfurt, o en fungicidas como la mezcla de Burdeos, aunque para estos fines est siendo sustituido ampliamente por productos orgnicos sintticos.

*ZINC (Zn):

El metal se usa principalmente como capa protectora o galvanizador para el hierro y el acero, y como componente de distintas aleaciones, especialmente del latn. Tambin se utiliza en las placas de las pilas (bateras) elctricas secas, y en las fundiciones a troquel. El xido de cinc, conocido como cinc blanco, se usa como pigmento en pintura. Tambin se utiliza como rellenados en llantas de goma y como pomada antisptica en medicina. El cloruro de cinc se usa para preservar la madera y como fluido soldador. El sulfuro de cinc es til en aplicaciones relacionadas con la electroluminiscencia, la fotoconductividad, la semiconductividad y otros usos electrnicos; se utiliza en los tubos de las pantallas de televisin y en los recubrimientos fluorescentes.

*PLOMO (Pb):

Se emplea en grandes cantidades en la fabricacin de bateras y en el revestimiento de cables elctricos. Tambin se utiliza industrialmente en las redes de tuberas, tanques y aparatos de rayos X. Debido a su elevada densidad y propiedades nucleares, se usa como blindaje protector de materiales radiactivos. Entre las numerosas aleaciones de plomo se encuentran las soldaduras, el metal tipogrfico y diversos cojinetes metlicos. Una gran parte del plomo se emplea en forma de compuestos, sobre todo en pinturas y pigmentos.

*ESTAO (Sn):

Es un metal muy utilizado en centenares de procesos industriales en todo el mundo. En forma de hojalata, se usa como capa protectora para recipientes de cobre, de otros metales utilizados para fabricar latas, y artculos similares. El estao es importante en las aleaciones comunes de bronce (estao y cobre), en la soldadura (estao y plomo) y en el metal de imprenta (estao, plomo y antimonio). Tambin se usa aleado con titanio en la industria aerospacial, y como ingrediente de algunos insecticidas. El sulfuro estao (IV), conocido tambin como oro musivo, se usa en forma de polvo para broncear artculos de madera.

*ALUMINIO (Al):

Por su elevada conductividad del calor, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de motores de combustin interna. Solamente presenta un 63% de la conductividad elctrica del cobre para alambres de un tamao dado, pero pesa menos de la mitad. Un alambre de aluminio de conductividad comparable a un alambre de cobre es ms grueso, pero sigue siendo ms ligero que el de cobre. El peso tiene mucha importancia en la transmisin de electricidad de alto voltaje a larga distancia, y actualmente se usan conductores de aluminio para transmitir electricidad a 700.000 voltios o ms. El metal es cada vez ms importante en arquitectura, tanto con propsitos estructurales como ornamentales. Las tablas, las contraventanas y las lminas de aluminio constituyen excelentes aislantes. El metal se utiliza tambin en reactores nucleares a baja temperatura porque absorbe relativamente pocos neutrones. Con el fro, el aluminio se hace ms resistente, por lo que se usa a temperaturas criognicas. El papel de aluminio de 0,018 cm. de espesor, actualmente muy utilizado en usos domsticos, protege los alimentos y otros productos perecederos. Debido a su poco peso, a que se moldea fcilmente y a su compatibilidad con comidas y bebidas, el aluminio se usa mucho en contenedores, envoltorios flexibles, y botellas y latas de fcil apertura. El reciclado de dichos recipientes es una medida de conservacin de la energa cada vez ms importante. La resistencia a la corrosin al agua del mar del aluminio tambin lo hace til para fabricar cascos de barco y otros mecanismos acuticos. Puede prepararse una amplia gama de aleaciones recubridoras y aleaciones forjadas que proporcionen al metal ms fuerza y resistencia a la corrosin o a las temperaturas elevadas. Algunas de las nuevas aleaciones pueden utilizarse como planchas de blindaje para tanques y otros vehculos militares.

*MERCURIO (Hg):

Su uso ms antiguo fue en la confeccin de espejos, que an hoy da se aplica. Se utiliza tambin en instrumentos de medicin principalmente termmetros y tensimetros, enchufes, rectificadores elctricos, interruptores, lmparas fluorescentes y como catalizador. Otro uso del mercurio es en la denominada lmpara de vapor de mercurio como fuente de luz ultravioleta o esterilizador de agua, as como la iluminacin de calles y autopistas. El vapor de mercurio se utiliza tambin en los motores de turbinas, reemplazando al vapor de agua de las calderas. Tambin se usa en la industria de explosivos, y tambin ha sido notable su uso por los dentistas como compuesto principal en los empastes de muelas, pero que ha sido sustituido hace poco tiempo (en los pases ms desarrollados), por el bismuto de propiedades semejantes, ligeramente menos txico. Adems ha tenido usos en medicina a travs de mercoquinol (oxiquinolinsulfonato de mercurio) y del hidrargirol (parafeniltoniato o parafenolsulfonato de mercurio), este ltimo como antisptico, al igual que otro muchos como el hidrargol, el hidrargiroseptol, el yoduro mercrico, el cloroyoduro mercrico, el mercuriol, etc.

PRECIOSOS:

*ORO (Au):

Se conoce y aprecia desde tiempos remotos, no solamente por su belleza y resistencia a la corrosin, sino tambin por ser ms fcil de trabajar que otros metales y ms fcil de obtener. Debido a su relativa rareza, comenz a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales. La unidad para medir el peso del oro es la onza troy. .La mayor parte del oro producido se emplea en la acuacin de monedas y en joyera. Para estos fines se usa en aleacin con otros metales que le aportan dureza. El contenido de oro en una aleacin se expresa en quilates. El oro destinado a la acuacin de monedas se compone de 90 partes de oro y 10 de plata. El oro verde usado en joyera contiene cobre y plata. El oro blanco contiene cinc y nquel o platino. El oro tambin se utiliza en forma de lminas para dorar y rotular. El prpura de Cassius, un precipitado de oro finamente dividido e hidrxido de estao (IV), formado a partir de la interaccin de cloruro de oro (III) y cloruro de estao (II), se emplea para el coloreado de cristales de rub. El cido clorurico se usa en fotografa para colorear imgenes plateadas. El cianuro de oro y potasio se utiliza para el dorado electroltico. El oro tambin tiene aplicaciones en odontologa. Los radioistopos del oro se emplean en investigacin biolgica y en el tratamiento del cncer.

*PLATA (Ag):

Aproximadamente el 70% se usa con fines monetarios, buena parte de este metal se emplea en orfebrera, y en menores cantidades en la industria fotogrfica, qumica y elctrica. En la medicina el nitrato de plata, es utilizado para eliminar las verrugas. En Electrnica, por su elevada conductividad es empleada cada vez ms, por ejemplo, en los contactos de circuitos integrados y teclados de ordenador. Fabricacin de espejos de gran reflectividad de la luz visible. En joyera y platera para fabricar gran variedad de artculos ornamentales y de uso domstico cotidiano, y con menor grado de pureza, en artculos de bisutera. En aleaciones para piezas dentales. Catalizador en reacciones de oxidacin. Aleaciones para soldadura, contactos elctricos y bateras elctricas de plata-cinc y plata-cadmio de alta capacidad. En la mayora de competiciones deportivas se entrega una medalla de plata al subcampen de la competicin.

*PLATINO (Pt):

Debido a su poca reactividad y su punto de fusin elevado, el platino es muy til para ciertos instrumentos de laboratorio como crisoles, pinzas, embudos, cpsulas de combustin y platos de evaporacin. Normalmente se le aaden pequeas cantidades de iridio para aumentar su dureza y durabilidad. El platino se usa tambin en los puntos de contacto de los aparatos e instrumentos elctricos utilizados para medir altas temperaturas. El platino finamente dividido, en forma de espuma de platino y negro de platino, se usa mucho como catalizador en la industria qumica. Una considerable cantidad de platino se dedica a la joyera, a menudo aleado con oro. Tambin se utiliza para los empastes dentales.

NUCLEARES:

*TORIO (Th):

Aparte de su incipiente uso como combustible nuclear el torio metlico o alguno de sus xidos se incorpora al tungsteno metlico para fabricar filamentos de lmparas elctricas; para aplicaciones en material cermico de alta temperatura; para la fabricacin de lmparas electrnicas Adems para fabricar electrodos especiales de soldadura, aleado con Tungsteno (Wolframio) creando la aleacin con ms alto punto de fusin existente, cerca de los 4000. Como agente de aleacin en estructuras metlicas; como componente bsico de la tecnologa del magnesio; se utiliza en la industria electrnica como detector de oxgeno. El xido ThO2 se usa para los electrodos y filamentos ligeros, para controlar el tamao de grano del Wolframio usado en las lmparas elctricas y para fabricar crisoles de laboratorio para altas temperaturas y tambin como catalizador en la conversin del amonaco en cido ntrico, en la obtencin de hidrocarburos a partir del carbono, en las operaciones de cracking del petrleo y en la produccin de cido sulfrico. Los vidrios que contienen xido de torio el tiene un alto ndice de refraccin y una baja dispersin por lo que se utilizan en la fabricacin de lentes de calidad para cmaras e instrumentos cientficos.

*URANIO (U):

El principal uso del uranio en la actualidad es como combustible para los reactores nucleares que producen el 17% de la electricidad obtenida en el mundo. Para ello el Uranio es enriquecido aumentando la proporcin del istopo U235 desde el 0,71% que presenta en la naturaleza hasta calores en el rango 2-3%. El uranio empobrecido es usado en la produccin de municiones perforantes y blindajes de alta resistencia.