Afinidad de los Metales
Ing. Guido Quispe Ampuero
Metales •
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Se definen como metales, las sustancias que poseen las siguientes propiedades: · Buena conductividad térmica térmica y eléctrica · Molécula monoatómica · Brillo característico llamado metálico · Muy poco reactivo con el hidrógeno · Se combina con el oxígeno para formar los óxidos · Son dúctiles o deformables · Son sólidos a temperatura normal excepto el mercurio que es líquido.
son más caros y difíciles de obtener que los férricos, sin embargo presentan algunas propiedades que los hacen necesarios: son más difíciles de oxidar, conducen mejor la electricidad y el calor, funden a temperaturas más bajas, son más fáciles de mecanizar, etc. Los materiales no férricos
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De acuerdo con su peso específico ( Pe), pueden ser metales pesados (Pe >4) o metales ligeros ( Pe < 4). Los metales ligeros tienen gran afinidad por el oxígeno y muchos de ellos descomponen el agua a temperatura normal por reaccionar con el oxígeno.
Se clasifican en:
Metales pesados.
Metales ultraligeros.
Cinc, cobre, mercurio, volframio.
Magnesio natural y elaborado
Metales ligeros.
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Los metales pesados son más resistentes a la oxidación; los metales nobles como el oro, plata y el platino no se oxidan aún en caliente. La mayor parte de los metales se obtienen por extracción de los minerales que los contienen como óxidos, sulfuros, carbonatos y silicatos
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La mayor parte de los metales se obtienen por extracción de los minerales que los contienen como óxidos, sulfuros, carbonatos y silicatos
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Los metales están constituidos por un agregado compacto de cristales (estructura cristalina) que se forma durante la solidificación. En la estructura cristalina de los metales, los átomos toman posiciones regulares recurrentes en tres dimensiones, determinadas por el número de átomos y su posición en la retícula cristalina, visualizadas como celdas unitarias que constituyen el agrupamiento geométrico básico de los átomos que se repiten indefinidamente.
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Los metales se diferencian de los demás cuerpos conocidos por su opacidad casi completa, por el lustre particular que tienen, llamado metálico; porque son buenos conductores del calor y de la electricidad , y porque combinándose con el oxígeno producen compuestos que por lo general pueden unirse á los ácidos para formar sales.
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Es numerosa la clase de los metales, pero no todos son igualmente importantes –
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algunos hay que tienen tanta afinidad con el oxígeno, que es difícil conseguirlos puros y no tienen aplicaciones en el estado metálico otros, aun cuando se conservan muy bien una vez aislados, se encuentran con poca abundancia en la naturaleza de modo que queda reducido á un corto número el de los metales que se usan.
Los metales que tienen mucha afinidad con el oxigeno se consideran vulgarmente como metales, y las combinaciones que de ellos se encuentran en el globo se llaman minerales alcalinos ó terrosos, reservando el nombre de minerales metálicos á los que contienen metales, que después de aislados pueden conservarse sin alterarse, ó alterándose lentamente en contacto del aire.
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V.M. Goldschmidt dedicó su carrera en geoquímica al estudio de la distribución de los elementos en la Tierra, así como al intento de formular una serie de leyes mediante las cuales la distribución de los elementos en la Tierra pudiera ser explicada. El planteamiento que hizo Goldschmidt sobre el problema de la distribución de elementos, se basó en la idea de que la distribución primaria o inicial de los elementos en nuestro planeta, probablemente tuvo lugar durante o poco tiempo después del tiempo de formación de la Tierra Primitiva.
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En su historia más temprana, la Tierra estuvo fundida y basándose en la composición de meteoritos, que pueden ser divididos en tres grupos mayores, de hierro--níquel, de troilita (FeS) y de silicatos, Goldschmidt dedujo que el enfriamiento del planeta tuvo lugar en tres fases separadas: – – –
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una fase de metales una fase de sulfuros y una fase de silicatos.
Los resultados de sus estudios mostraron que la distribución de elementos en los meteoritos, en productos de fundición, en rocas naturales, en depósitos de sulfuros y en el tan raro fierro nativo terrestre, concordaban todos razonablemente bien, y concluyó que los elementos pueden ser clasificados en función de su afinidad geoquímica:
SIDERÓFILOS •
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Son aquellos elementos que tienen afinidad al hierro (Fe), cuyos electrones exteriores (valencia) Bajo ciertas condiciones químicas no están disponibles para combinarse con otros elementos, porque su estructura electrónica, en su nivel más externo, no está completamente rellenada, de tal manera que la carga positiva en el núcleo puede ejercer una fuerte atracción sobre los electrones exteriores.
LITÓFILOS: •
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Son aquellos elementos que tienen afinidad al oxígeno (O) y al silicio (Si), cuyos electrones están más disponibles para formar iones. Tienden a formar enlaces iónicos con el oxígeno, como en los numerosos silicatos. En general tienen sus electrones de valencia fuera de una capa de ocho (8) electrones. Tienen bajo potencial de ionización (3,6eV), lo cual les permite entrar fácilmente en combinación. Estos elementos son los mayores componentes de la corteza terrestre (litosfera).
ATMÓFILOS •
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Son los elementos que conforman la atmósfera. Principalmente los gases inertes o nobles afines al aire que se presentan en estado libre (no combinado) debido a que su capa más externa está rellenada con 8 electrones. Además involucra a otros elementos como O, N, H, etc.
CALCÓFILOS •
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Son aquellos elementos que tienen afinidad con el azufre (S), cuyos electrones están más disponibles, así tienden a formar iones. Los electrones de valencia están fuera de una capa de l8 electrones. Tienen potencial de ionización (7,5-10,5 eV) en promedio más alto que los siderófilos, y su comportamiento es diferente por su capacidad a polarizar el átomo de azufre, lo cual favorece la unión covalente entre ellos. Estos elementos están enriquecidos en el manto terrestre (calcósfera).
CLASIFICACIÓN DE SZADECZKYKARDOSS •
La clasificación geoquímica de los elementos ha sido modificada entre otras por este autor, el cual distingue nueve familias de elementos:
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1. Siderófilos. Elementos que tienen la capa electrónica externa incompleta, con cationes abundantes en las fases metálicas de los meteoritos. 2. Sulfocalcófilos. Elementos de radio iónico grande, se combinan mediante enlaces covalentes o metálicos y son frecuentes en las fases sulfuradas de los meteoritos, en las rocas básicas y en las soluciones hidrotermales. 3. Oxicalcófilos. Elementos de radio iónico mediano, cuya combinación con el oxígeno es relativamente común. Son más abundantes en la litosfera que los elementos del grupo 2
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4. Litófilos. Elementos de valencia invariable y bajo potencial de ionización Cuando este último es alto (por ejemplo, el silicio) forman con el oxígeno, aniones complejos de muy bajo potencial que cristalizan combinados con los cationes de la misma familia. Los cationes de potencial intermedio (Mg, Ca) son más frecuentes en las rocas básicas, en tanto que los cationes de potencial más bajo y los capaces de formar aniones complejos son frecuentes en las rocas ácidas y alcalinas. 5. Pegmatófilos. Elementos de valencia variable y energía de ionización elevada, tienen gran movilidad de allí que ocurren con frecuencia en las pegmatitas.
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6. Elementos de transición. Elementos que tienen su penúltimo nivel de energía en proceso de saturación; son abundantes en las rocas básicas, donde remplazan con facilidad al Fe y al Mg. 7. Sedimentófilos. Elementos de potencial de ionización muy elevados formando aniones que se combinan y forman compuestos solubles que cristalizan a baja temperatura, como poseen en parte valencia variable, son compatibles con varias fases. 8. Atmófilos. Elementos químicamente indiferentes que constituyen la atmósfera. 9. Biófilos. Elementos esenciales para el metabolismo celular
