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Q
UÍMICA I


RECURSOS NATURALES

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 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)

  1. 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

  1. 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 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.**

  1. 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

  1. 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 metálicos

Se caracterizan por tener enlaces químicos covalentes o ionicos con otros elementos químicos.

Tienen Brillo

No tienen Brillo

Son ductiles (pueden ser doblados para formar cables o hilos)

Por lo general, cuando se presentan en forma sólida son frágiles

Son maleables (pueden ser moldeados para formar láminas)

Tenaces

Buenos conductores de calor y electricidad

Malos conductores de calor y electricidad, incluso usados como aislantes.

Por lo general son densos

Tienen menor densidad que los metales

Fuente: International Mineralogical Association
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.

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

Composición


Nombre de la mena de donde proviene

Aluminio

Bauxita







Cobre

Calcocita

Cu2S




Cobre




CuFeS2




Cobre

Malaquita

Cu2CO3(OH)2




Cromo




FeCrO4




Estaño

Casiterita

SnO2




Hierro




Fe2O3




Hierro

Magnetita

Fe3O4




Manganeso

Pirolusita







Mercurio




HgS




Molibdeno

Molibdenita

MoS2




Plomo




PbS




Titanio

Ilmenita

FeTiO3




Zinc

Esfalerita







PUEDES CONSULTAR: http://cienciasnaturales.es/MINERALESQUIMICA.swf


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