“AÑO
DE LA INTEGRACIÓN NACIONAL Y EL
RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA
NOMBRE DEL CURSO
:
Metalurgia Metalurgi a Extractiva I
CICLO
:
2013 - II
DOCENTE
:
Ing. Claudio Rodríguez Gómez
TEMA
:
Usos y propiedades propiedades del Plomo Cobre y Zinc
RESPONSABLES
:
Sandoval Rojas Exson Danilo
1) Historia Los primeros en conocer el plomo fueron los egipcios, que lo obtuvieron simultáneamente con el hierro y la plata. Dos milenios antes de Cristo, en la China y la India ya sabían fundir el plomo., el metal se empezó a utilizar cuatro siglos antes de Cristo. La plata y el plomo aparecieron juntos ,ya que ambos se encuentran por lo general en la galena más o menos argentífera ,tanto la galena como la argentita, se conocieron por primera vez vez en Asia Menor, con precisión en el distrito de Titi, T iti, según Forbes en su texto de historia de la tecnología ,el Asia Menor tenía en el año 3000 a.c. el monopolio casi absoluto de la producción de plomo y plata, ellos obtenían el metal del mineral , por medio de un proceso de tostación, al cual se añadía carbón de leña como combustible ,pero este actuaba también como reductor, la lejía obtenida se sometía a copelación para recuperar la plata y del sobrante se recuperaba en forma secundaria el plomo, con reducci6n de carbón 2) Características generales
2.1) Propiedades físicas El plomo es un metal de color gris azulado, brillante en las superficies recientes, muy blando tan blando que se raya con la uña, muy maleable y es el menos tenaz de todos metales, posee gran densidad y punto de fusión bajo, cristaliza en octaedros, y deja en el papel una mancha gris. Sus principales parámetros físicos son: 2.1.1) Densidad La densidad del plomo es de 11,85 ,conforme se aprecia en el esquema correspondiente, este valor, el más alto dentro de la familia IVA, es uno de los factores, que ,lo convierte en un metal denso ,tóxico y acumulativo.
De los metales de uso cotidiano, el plomo es uno de los metales con mayor densidad, exceptuando a los metales preciosos.
2.1.2) Otras propiedades físicas Número atómico Símbolo Peso atómico : Abundancia de isótopos
:
82 : Pb 207,21 : 208 : 52,3% 206 : 23,6% 207 : 22,6% 204 : 1,5% Solubilidad : Poco soluble en agua Sistema cristalino : Regular Estado físico : Sólido grisáceo. Punto de fusión : 326,9°C Estados de oxidación : +2 y +4 Punto de ebullición : 1613°C Punto de ebullición : 1750°C -4 Radio del ion X : 2,15 ++ Radio del ion X : 1,21 ++++ Radio del ion X : 0,84 Potencial de ionización : 7,415 2.2) Propiedades químicas
2.2.1) El plomo en contacto con el aire se oxida superficialmente, recubriéndose de una capa de color gris de Sub oxido de plomo (Pb2O) ,que le quita el brillo metálico , pero que a su vez lo protege de ulterior oxidación. 2.2.2) Cuando está recién fundido se oxida rápidamente formando el producto PbO , que es conocido como masicot. 2.2.3) El agua químicamente pura casi no lo ataca, pero como está siempre contiene anhídrido carbónico y oxígeno libre, hay siempre un ataque cuando se halla en contacto, este proceso es continuo. Pb + 2 H 2O + O2= H2O2 + Pb(OH)2 3Pb(OH)2+ 2 CO2= 2 H2O + 2 PbCO 3. Pb(OH)2
2.2.4) En presencia de agua de lluvia y del CO 2del aire, el plomo se altera cubriéndose de una capa de carbonato hidratado, esta sal se disuelve poco en el agua comunicándoles propiedades tóxicas. Por esta razón no debe usarse en la alimentación las aguas de lluvia que caen en tejados cubiertos por superficies de plomo o envases que contengan plomo, el hidrocarbonato , se vuelve a descomponer en CO2 e hidróxido de plomo y así la reacción prosigue indefinidamente. La recomendación es casi extensiva para los pobladores de la sierra y selva, zonas donde se precipitan grandes cantidades de lluvia y por lo que debe evitarse contacto plomo-aguacero. 2.2.5) El ácido sulfúrico diluido no lo atacan, en cambio concentrado y caliente genera sulfato de plomo II. 2.2.6) El ácido clorhídrico diluido en frío tampoco reacciona, pero concentrado ataca al plomo. 2.2.7) El ácido nítrico en frío lo disuelve dando nitrato de plomo II y vapores nitrosos, muy tóxicos. 4 HNO3+ Pb = Pb(NO 3)2+ N2O4+ 2 H2O
2.2.8) Si el plomo se calienta en presencia del aire el plomo se convierte en litargirio 2 Pb + O 2= 2 PbO
3) Fuentes de Plomo 3.1) Fuentes naturales El plomo es un elemento poco abundante en la litosfera (de 10 a 20 ug/g) ,y su mayor concentración se halla en el mineral denominado galena ,los depósitos de plomo por acción de la erosión eliminan plomo, por lo que de esta manera la hidrosfera ,adquiere o se convierte en una fuente natural de plomo. Otra fuente importante de plomo en la atmósfera, es el plomo depositado de las expulsiones de la lava meteórica, cuerpos que producen gran cantidad de partículas y aerosoles, todas estas cantidades de plomo se consideran como fuentes naturales de este metal, ya que no interviene intencionalmente la acción directa o indirecta del hombre.
3.2) En el Perú El Perú dispone de ricos yacimientos de mineral de plomo, en forma de sulfuros de plomo, más conocido como galena, este mineral es abundante en zonas mineras de la sierra peruana, y es una de las principales fuentes de contaminación, de azufre ambiental, el que a su vez puede propiciar lluvias ácidas de ácido sulfúrico. El principal yacimiento se encuentra en Cerro de Pasco Ubicado al borde de la ciudad del mismo nombre, en el departamento de Pasco, en la sierra central del Perú. Es el primer productor nacional de plomo. En el año 2008 produjo 64,338 toneladas de dicho metal (18.6% de la producción total). Además, es el tercer productor de zinc, sólo por detrás de Antamina e Iscaycruz, y el cuarto de plata. En el 2008 produjo 136,104 toneladas de zinc (8.5% de la producción nacional) y 229,891 kilogramos finos de plata (6.2% de la producción nacional).
4) Métodos de obtención Para la metalurgia del plomo se parte básicamente de su principal mineral que es la galena o PbS y existen dos métodos:
4.1) Método de precipitación Se emplea este método cuando el mineral contiene mucha sílice y consiste en fundir la galena en presencia del hierro, en horno de cuba, con la cual el plomo queda en libertad PbS + Fe = FeS + Pb
Como se aprecia esta es una típica reacción química de desplazamiento simple, donde el hierro desplaza al plomo.
4.2) Método de reacción Se emplea cuando el mineral contiene poca sílice y consiste en tostarlo primero de un modo incompleto, en hornos de reverbero, con lo que pasa a óxido y parte a sulfato como se aprecia en la ecuación:
3PbS + 5 O2 = 2SO2+ PbO + PbSO4 ......(1)
Como esta reacción es incompleta, y como todo el PbS no ha reaccionado, el sobrante reacciona con los productos de la ecuación (1) de esta forma: 2PbS + 2PbO + PbSO 4 = 3 SO2+ 5 Pb
5) Refinación En la obtención de plomo se estén aplicando métodos electrolitos, usándose un baño de fluorsilicato de plomo, que contiene pequeñas cantidades de ácido flurohídrico en libertad. En la siguiente vista mostramos uno de los métodos tradicionales de obtención del plomo:
6) Aplicaciones
6.1) En la Industria - Tuberías de conducción de aguas. - Para fabricar perdigones - Fabricación de proyectiles de armas de fuego (revólver). - Aleado con el antimonio, para tipos de imprenta. - La aleación plomo –estaño para soldaduras. - Revestimiento de cámaras en la producción de ácido sulfúrico. - Como oxido de plomo, se usa en la producción de pinturas. - El PbO se aplica como aditivo en la industria de vidrios. - En la industria de acumuladores plomo –ácido. - El PbO2, se usa en la industria de cerillas. - El nitrato de plomo se usa en la preparación de peróxido de nitrógeno - El plomo tetraeilico como antidetonante en la gasolina de 84 octanos también es usado el tetrametilo de plomo, para ejercer la misma función que el plomo tetraetílico o TEL - En la producción de reactivos químicos en forma de óxidos, y sales. - Cromato de plomo VI, en laindustria de porcelanas. - El plomo también es utilizado en baños de tratamiento térmico, durante el proceso del estirado de alambres. - El PbO es usado como compuesto aditivo, en la industria de jebes.
6.2) En la medicina - En la fabricación de medidas de protección para los rayos X
6.3) En la vida diaria - Para embalaje (papel de plomo) - Para fijar piezas metálicas en la piedra - El acetato de plomo es usado masivamente en los tintes, para cabello humano. - Como cubierta para cables, ya sea de teléfono, de televisión, de Internet o electricidad
7) Efectos 7.1) Efectos Ambientales
El Plomo es un metal blando que ha sido conocido a través de los años por muchas aplicaciones. Este ha sido usado ampliamente desde el 5000 antes de Cristo para aplicaciones en productos metálicos, cables y tuberías, pero también en pinturas y pesticidas. El plomo es uno de los cuatro metales que tienen un mayor efecto dañino sobre la salud humana. Este puede entrar en el cuerpo humano a través de la comida (65%), agua (20%) y aire (15%). Las comidas como fruta, vegetales, carnes, granos, mariscos, refrescos y vino pueden contener cantidades significantes de Plomo. El humo de los cigarros también contiene pequeñas cantidades de plomo. El Plomo puede entrar en el agua potable a través de la corrosión de las tuberías. Esto es más común que ocurra cuando el agua es ligeramente ácida. Este es el porqué de los sistemas de tratamiento de aguas públicas son ahora requeridos llevar a cabo un ajuste de pH en agua que sirve para el uso del agua potable. Que nosotros sepamos, el Plomo no cumple ninguna función esencial en el cuerpo humano, este puede principalmente hacer daño después de ser tomado en la comida, aire o agua. El Plomo puede causar varios efectos no deseados, como son: Perturbación de la biosíntesis de hemoglobina y anemia Incremento de la presión sanguínea Daño a los riñones Abortos y abortos sutiles Perturbación del sistema nervioso Daño al cerebro Disminución de la fertilidad del hombre a través del daño en el esperma Disminución de las habilidades de aprendizaje de los niños Perturbación en el comportamiento de los niños, como es agresión, comportamiento impulsivo e hipersensibilidad. El Plomo puede entrar en el feto a través de la placenta de la madre. Debido a esto puede causar serios daños al sistema nervioso y al cerebro de los niños por nacer.
7.2) Efectos en la salud El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente, pero las mayores concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las actividades humanas. Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo no natural del Plomo tiene lugar. En los motores de los coches el Plomo es quemado, eso genera sales de Plomo (cloruros, bromuros, óxidos) se originarán.
Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de los coches. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la superficie de aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está mucho más extendido que el ciclo natural del plomo. Este ha causad contaminación por Plomo haciéndolo en un tema mundial no sólo la gasolina con Plomo causa concentración de Plomo en el ambiental. Otras actividades humanas, como la combustión del petróleo, procesos industriales, combustión de residuos sólidos, también contribuyen. El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de pinturas que contienen Plomo. No puede ser roto, pero puede convertirse en otros compuestos. El Plomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y organismos del suelo. Estos experimentarán efectos en su salud por envenenamiento por Plomo. Los efectos sobre la salud de los crustáceos pueden tener lugar incluso cuando sólo hay pequeñas concentraciones de Plomo presente. Las funciones en el fitoplancton pueden ser perturbados cuando interfiere con el Plomo. El fitoplancton es una fuente importante de producción de oxígeno en mares y muchos grandes animales marinos lo comen. Este es el porqué nosotros ahora empezamos a preguntarnos si la contaminación por Plomo puede influir en los balances globales. Las funciones del suelo son perturbadas por la intervención del Plomo, especialmente cerca de las autopistas y tierras de cultivos, donde concentraciones extremas pueden estar presente. Los organismos del suelo también sufren envenenamiento por Plomo. El Plomo es un elemento químico particularmente peligroso, y se puede acumular en organismos individuales, pero también entrar en las cadenas alimenticias.
1) Historia El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de los primeros en ser utilizado por el ser humano.14 Los otros metales nativos son el oro, el platino, la plata y el hierro proveniente de meteoritos. Se han encontrado utensilios de cobre nativo de en torno al 7000 a. C. en Çayönü Tepesí (en la actual Turquía) y en Irak. El cobre de Çayönü Tepesí fue recocido pero el proceso aún no estaba perfeccionado.14 En esta época, en Oriente Próximo también se utilizaban carbonatos de cobre (malaquita y azurita) con motivos ornamentales. En la región de los Grandes Lagos de América del Norte, donde abundaban los yacimientos de cobre nativo, desde el 4000 a. C. los indígenas acostumbraban a golpearlas hasta darles forma de punta de flecha, aunque nunca llegaron a descubrir la fusión. Los primeros crisoles para producir cobre metálico a partir de carbonatos mediante reducciones con carbón datan del V milenio a. C.14 Es el inicio de la llamada Edad del Cobre, apareciendo crisoles en toda la zona entre los Balcanes e Irán, incluyendo Egipto. Se han encontrado pruebas de la explotación de minas de carbonatos de cobre desde épocas muy antiguas tanto en Tracia (Ai Bunar) como en la península del Sinaí.15 De un modo endógeno, no conectado con las civilizaciones del Viejo Mundo, en la América precolombina, en torno al siglo IV a. C. la cultura Moche desarrolló la metalurgia del cobre ya refinado a partir de la malaquita y otros carbonatos cupríferos.
2) Características generales
2.1) Propiedades físicas El cobre (del latín cuprum, y éste del griego kypros),5 cuyo símbolo es Cu. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos. Sus principales parámetros físicos son: Número atómico Valencia Estado de oxidación Electronegatividad Radio covalente (Å) Radio iónico (Å) Radio atómico (Å) Configuración electrónica Primer potencial de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) Densidad (g/ml) Punto de ebullición (ºC) Punto de fusión (ºC)
29 1,2 +2 1,9 1,38 0,69 1,28 [Ar]3d 4s 7,77 63,54 8,96 2595 1083
2.2) Propiedades químicas En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1. Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO).45 La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del ion [Cu (OH2)6]+2.46
Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso.47 También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético, 48 que es el responsable del sabor del vinagre y se produce en procesos de fermentación acética. Al emplear utensilios de cobre para la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido. Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor sólo le ataca a temperaturas superiores a 500 °C.45 El cloruro cuproso y el cloruro cúprico, combinados con el oxígeno y en presencia de humedad producen ácido clorhídrico, ocasionando unas manchas de atacamita o paratacamita, de color verde pálido a azul verdoso, suaves y polvorientas que no se fijan sobre la superficie y producen más cloruros de cobre, iniciando de nuevo el ciclo de la erosión.49
2.3) Propiedades mecánicas Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa.2 Admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.
3) Fuentes de Cobre 3.1) Fuentes naturales En la corteza terrestre, su presencia media abunda en unos 60 miligramos por cada kilogramo. Los óxidos, los súlfuros y otros minerales de cobre son parte de los componentes de las rocas que forman la corteza terrestre y han
dado lugar a los suelos y a los sedimentos a través de procesos de alteración y de transporte. En el mar, el cobre se encuentra alrededor de 2,5 x 10-4 miligramos por litro. Su presencia es notablemente más baja en los océanos a medida que nos alejamos de las costas. En aguas interiores, el metal rojo puede alcanzar fácilmente valores que superan el 2 x 10-2 mg/l. Entre las fuentes naturales de cobre en los océanos están los peces y otros organismos muertos que, al depositarse en el fondo, forman sedimentos ricos en cobre y en materiales orgánicos. Respecto de los procesos naturales, se estima que anualmente el depósito total de cobre en el ambiente acuático es aproximadamente cuatro veces superior al que produce el hombre.
3.2) En el Perú Sudamérica es un importante productor de Cobre. Chile y Perú son los principales países sudamericanos que proveen dicho metal al mundo. Chile ocupa el primer lugar con el 34% de la producción mundial, mientras que nuestro país ocupó la segunda posición (como se aprecia en el gráfico conjunto) con el 8% de la producción en el año 2011. A continuación, Estados Unidos y China producen cada uno el 7% del total mundial, seguido por Australia con el 6% y finalmente, Zambia y Rusia con el 4% respectivamente. En el caso peruano, la entrada de nuevas operaciones mineras, así como la modernización y ampliación de las que ya venían trabajando han permitido mejorar la producción nacional. Así, durante el 2011 se produjeron 1.23 millones de toneladas de las cuales Antamina produjo el 28.1%, seguida por Sociedad Minera Cerro Verde con el 24.5%, Southern Peru Copper Corporation con el 24% y Xstrata Tintaya con el 7.7%. Estas cuatro empresas representan el 84% de la producción de cobrenacional.
4) Métodos de obtención El cobre está presente en la corteza terrestre principalmente en forma de minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y calcosina
(Cu2S). El contenido en cobre de estos minerales es bajo, alrededor de un 0.5% en minas a cielo abierto y hasta un 2% en minas subterráneas. El cobre también se presenta en forma de minerales con oxígeno como carbonatos, óxidos, silicatos y sulfatos, pero en menor concentración. Según sea la mena, el proceso de extracción del cobre será diferente, así tenemos:
4.1) Extracción de cobre a partir de menas sulfuradas (pirometalurgia) Alrededor del 90% del cobre que se produce en el mundo proviene de los minerales de sulfuro. La extracción tiene cuatro etapas: 1) Concentración por flotación 2) Tostación 3) Fusión de mata 4) Afino
4.2) Extracción de cobre a partir de menas de óxido (hidrometalurgia) Aunque el cobre se presenta más frecuentemente en la forma de sulfuros, también se presenta en forma oxidada como carbonatos, óxidos, silicatos y sulfatos, particularmente en África. Estos minerales oxidados, cuando están presentes en cantidad suficiente en la mena, puede ser reducidos directamente a cobre impuro en el alto horno, como se hacía en el pasado. Pero en la actualidad las menas que se explotan tienen una concentración muy baja de cobre, por lo que es necesario recurrir a otras técnicas como la lixiviación mediante ácido sulfúrico seguida por la precipitación o por la electrólisis del cobre de la solución.
5) Refinación 5.1) Refinación a fuego La refinación a fuego, por ejemplo del cobre blister, puede ser parcial o total. En la refinación parcial, se elimina el azufre mediante una oxidación controlada para generar SO 2, y el oxígeno se elimina mediante la reducción por la inyección de un reductor gaseoso, generando CO 2. El producto es un cobre que se moldea en forma de ánodos y se envía a una refinería electrolítica donde se obtendrá finalmente un cátodo de cobre.
Si el cobre es comercializado como cobre RAF (refinado a fuego), es decir, sin pasar por una refinería electrolítica, se debe incorporar una etapa de acomplejamiento, en ésta las impurezas como arsénico, antimonio y bismuto son escorificadas con carbonatos y eliminadas del cobre. La etapa de acomplejamiento se realiza después de la oxidación del azufre y antes de la reducción.
5.2) Refinación electrolítica Es un proceso de purificación de cobre metálico que se lleva a cabo en celdas electrolíticas y consiste en la aplicación de corriente eléctrica, para disolver el cobre impuro. De esta manera es obtenido el cobre más puro posible, con un 99,99% de pureza, lo que permite su utilización como conductor eléctrico. Este proceso de refinación le da un valor agregado al mineral, ya que se utiliza tecnología adecuada para posteriormente poder comercializar el cobre refinado, y entonces las distintas empresas que compren estos minerales refinados le darán el uso que estimen conveniente. Chile es uno de los principales productores y refinadores de cobre en el mundo, pero lamentablemente no manufactura sus recursos y el mismo cobre que exportamos y tratamos, lo compramos a empresas extranjeras en forma de productos.
6) Aplicaciones 6.1) En la Industria - Se emplea principalmente en la fabricación de cables eléctricos. - Se emplea en varios componentes de coches y camiones, principalmente los radiadores (gracias a su alta conductividad térmica y resistencia a la corrosión), frenos y cojinetes, además naturalmente de los cables y motores eléctricos. - Los cascos de los barcos incluyen a menudo aleaciones de cobre y níquel para reducir el ensuciamiento producido por los seres marinos. - Los trenes requieren grandes cantidades de cobre en su construcción: 1 2 toneladas en los trenes tradicionales y hasta 4 toneladas en los de alta velocidad.
- Se emplea como materia prima de las mismas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones como el bronce y el cuproníquel. - El sulfato de cobre (II) también conocido como sulfato cúprico es el compuesto de cobre de mayor importancia industrial y se emplea como abono y pesticida en agricultura, alguicida en la depuración del agua y como conservante de la madera. - Para decorar la pieza una vez cocida y vidriada, se aplican mezclas de óxidos de cobre y otros materiales y después se vuelve a cocer la pieza a menor temperatura - El cobre se utiliza también como aglutinante en la soldadura fuerte de fontanería, utilizada para conducciones de gas y canalizaciones complejas de agua caliente.
6.2) En la medicina - Su deficiencia se asocia a la anemia, ya que dificulta la acción de la transferrina, lo que disminuye el aprovechamiento del hierro - En su uso puro, el metal es capaz de destruir el 99% de las bacterias, hongos, ácaros y virus sobre una superficie trascurridos 60 minutos. - En la preparación de amalgamas
6.3) En la vida diaria - El cobre es utilizado habitualmente para las cañerías de los hogares, debido a que ayuda a que el agua que sale del grifo sea más pura y saludable, debido a que impide la generación de microorganismos. - En caso de incendio, nos puede llegar a salvar la vida, ya que no emiten ni humos ni gases tóxicos. - También presente en nuestros intercambios monetarios de todos los días, al ser un componente fundamental de las monedas.
7) Efectos 7.1) Efectos Ambientales La producción mundial de Cobre está todavía creciendo. Esto básicamente significa que más y más Cobre termina en el medioambiente. Los ríos están depositando barro en sus orillas que están contaminados con Cobre, debido al vertido de aguas residuales contaminadas con Cobre. El Cobre entra en el aire, mayoritariamente a través de la liberación durante la combustión de
fuel. El Cobre en el aire permanecerá por un periodo de tiempo eminente, antes de depositarse cuando empieza a llover. Este terminará mayormente en los suelos, como resultado los suelos pueden también contener grandes cantidades de Cobre después de que esté sea depositado desde el aire. El Cobre puede ser liberado en el medioambiente tanto por actividades humanas como por procesos naturales. Ejemplo de fuentes naturales son las tormentas de polvo, descomposición de la vegetación, incendios forestales y aerosoles marinos. Unos pocos de ejemplos de actividades humanas que contribuyen a la liberación del Cobre han sido ya nombrados. Otros ejemplos son la minería, la producción de metal, la producción de madera y la producción de fertilizantes fosfatados. El Cobre es a menudo encontrado cerca de minas, asentamientos industriales, vertederos y lugares de residuos. Cuando el Cobre termina en el suelo este es fuertemente atado a la materia orgánica y minerales. Como resultado este no viaja muy lejos antes de ser liberado y es difícil que entre en el agua subterránea. En el agua superficial el cobre puede viajar largas distancias, tanto suspendido sobre las partículas de lodos como iones libres. El Cobre no se rompe en el ambiente y por eso se puede acumular en plantas y animales cuando este es encontrado en suelos. En suelos ricos en Cobre sólo un número pequeño de plantas pueden vivir. Por esta razón no hay diversidad de plantas cerca de las fábricas de Cobres, debido al efecto del Cobre sobre las plantas, es una seria amenaza para la producción en las granjas. El Cobre puede seriamente influir en el proceso de ciertas tierras agrícolas, dependiendo de la acidez del suelo y la presencia de materia orgánica. A pesar de esto el estiércol que contiene Cobre es todavía usado. El Cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra. La descomposición de la materia orgánica puede disminuir debido a esto. Cuando los suelos de las granjas están contaminados con Cobre, los animales pueden absorber concentraciones de Cobre que dañan su salud. Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con Cobre, debido a que los efectos del Cobre se manifiestan a bajas concentraciones.
7.2) Efectos en la salud
El Cobre es una substancia muy común que ocurre naturalmente y se extiende a través del ambiente a través de fenómenos naturales, los humanos usan ampliamente el Cobre. Por ejemplo este es aplicado en industrias y en agricultura. La producción de Cobre se ha incrementado en las últimas décadas y debido a esto las cantidades de Cobre en el ambiente se ha expandido. El Cobre puede ser encontrado en muchas clases de comidas, en el agua potable y en el aire. Debido a que absorbemos una cantidad eminente de cobre cada día por la comida, bebiendo y respirando. Las absorción del Cobre es necesaria, porque el Cobre es un elemento traza que es esencial para la salud de los humanos. Aunque los humanos pueden manejar concentraciones de Cobre proporcionalmente altas, mucho Cobre puede también causar problemas de salud. La mayoría de los compuestos del Cobre se depositarán y se enlazarán tanto a los sedimentos del agua como a las partículas del suelo. Compuestos solubles del Cobre forman la mayor amenaza para la salud humana. Usualmente compuestos del Cobre solubles en agua ocurren en el ambiente después de liberarse a través de aplicaciones en la agricultura. Las concentraciones del Cobre en el aire son usualmente bastante bajas, así que la exposición al Cobre por respiración es descartable. Pero gente que vive cerca de fundiciones que procesan el mineral cobre en metal pueden experimentar esta clase de exposición. La gente que vive en casas que todavía tiene tuberías de cobre está expuestas a más altos niveles de Cobre que la mayoría de la gente, porque el Cobre es liberado en sus aguas a través de la corrosión de las tuberías. La exposición profesional al Cobre puede ocurrir. En el Ambiente de trabajo el contacto con Cobre puede llevar a coger gripe conocida como la fiebre del metal. Esta fiebre pasará después de dos días y es causada por una sobre sensibilidad. Exposiciones de largo periodo al cobre pueden irritar la nariz, la boca y los ojos y causar dolor de cabeza, de estómago, mareos, vómitos y diarreas. Una toma grande de cobre puede causar daño al hígado y los riñones e incluso la muerte. Si el Cobre es cancerígeno no ha sido determinado aún. Hay artículos científicos que indican una unión entre exposiciones de largo término a elevadas concentraciones de Cobre y una disminución de la inteligencia en adolescentes.
1) Historia La etimología de cinc parece que viene del alemán Zink, este del Zinken (en español pico, diente), para indicar el aspecto con filos dentados del mineral calamina, luego fue asumido para el metal obtenido a partir de él,[cita requerida] aunque otras fuentes consideran que viene de la palabra persa para piedra.4 Las aleaciones de cinc se han utilizado durante siglos —piezas de latón datadas en 1000-1500 a. C. se han encontrado en Canaán y otros objetos con contenidos de hasta el 87% de cinc han aparecido en la antigua región de Transilvania — sin embargo, por su bajo punto de fusión y reactividad química el metal tiende a evaporarse por lo que la verdadera naturaleza del metal no fue comprendida por los antiguos. Se sabe que la fabricación de latón era conocida por los romanos hacia 30 a. C. Plinio y Dioscórides describen la obtención de aurichalcum (latón) por el procedimiento de calentar en un crisol una mezcla de cadmia (calamina) con cobre; el latón obtenido posteriormente era fundido o forjado para fabricar objetos.
2) Características generales 2.1) Propiedades físicas Es un metal blanco brillante con lustre gris azulado, soluble en ácidos y álcalis e insoluble en agua. Constituye el 0,013% de la corteza terrestre.
No se encuentra nativo, aunque en pequeña proporción se halla frecuentemente en la composición de diferentes rocas. Sus principales parámetros físicos son: Número atómico : Valencia : Estado de oxidación Electronegatividad Radio covalente (Å) Radio iónico (Å) : Radio atómico (Å) Configuración electrónica Primer potencial de ionización (eV) Masa atómica (g/mol) : Densidad (g/ml) : Punto de ebullición (ºC) : Punto de fusión (ºC)
30 2 : : : 0,74 : :
+2 1,6 1,31 1,38 [Ar]3d104s2
: 9,42 65,37 7,14 906 : 419,5
2.2) Propiedades químicas Es un metal que arde en aire con llama verde azulada. El aire seco no le ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial de óxido o carbonato básico que aísla al metal y lo protege de la corrosión. Prácticamente el único estado de oxidación que presenta es el +2. . Reacciona con ácidos no oxidantes pasando al estado de oxidación +2 y liberando hidrógeno y puede disolverse en bases y ácido acético. El metal presenta una gran resistencia a la deformación plástica en frío que disminuye en caliente, lo que obliga a laminarlo por encima de los 100°C. No se puede endurecer por acritud y presenta el fenómeno de fluencia a temperatura ambiente —al contrario que la mayoría de los metales y aleaciones— y pequeñas cargas provocan deformaciones no permanentes
3) Fuentes de Zinc 3.1) Fuentes naturales
El cinc se presenta de forma natural en el agua. La media de concentración de cinc presente en el agua de mar es de 0.6-5 ppb. Los ríos contienen generalmente entre 5 y 10 ppb de cinc. Las algas, entre 20 y 700 ppm, los peces de mar y las conchas 3-25 ppm, las ostras 100900 ppm y las langostas 7-50 ppm. La Organización Mundial para la Salud, estableció como límite legal: 5 mg Zn2+/L.
3.2) En el Perú Dado que el Perú es uno de los principales productores de zinc, nuestra producción es de vital importancia para el abastecimiento de losmercados mundiales. En el 2011, la producción de zinc alcanzó los 1.2 millones de toneladas, volumen inferior en 14% con respecto al año anterior. Cabe señalar que el año pico se obtuvo en el 2008 cuando la producción superó ligeramente los 1.6 millonesde toneladas. Respecto a las empresas productoras, en el 2011 lideró la producción Compañía Minera Antamina S.A. con el 21.5% de la producción nacional, seguido por Volcan Compañía Minera S.A.A. con el 13.2%, Compañía Minera Milpo S.A.A. Con el 12.8%, Empresa Minera Los Quenuales S.A. con 11.6% y Empresa Administradora Chungar S.A.C. con 8.3%. Estas cinco empresas explican el 67.4% de la producción nacional de zinc
4) Métodos de obtención 4.1) Extracción por vía húmeda (por electrólisis o hidrometalurgia) La hidrometalurgia consiste en la producción, purificación o la eliminación de metales o de componentes de metales a través de reacciones químicas. Este método es principalmente utilizado en el tratamiento de las rocas que tienen un alto contenido de hierro. Se desarrolla en cuatro fases que son respectivamente: el tueste, la lixiviación, la purificación y la electrólisis.
4.2) Extracción por vía seca (conocida también como vía térmica o pirometalurgia)
Esta reducción concierne principalmente a los concentrados ricos en plomo y otras impurezas metálicas que pueden tener valor. La pirometalurgia es la técnica tradicional de extracción de metales. Permite obtener metales a partir de sus minerales o de sus concentrados por medio del calor. Se trata principalmente de extraer el metal del mineral, eliminar la ganga del mineral y purificar los metales. Históricamente, este procedimiento fue el primero en aparecer. Las operaciones se efectúan entre 950 y 1000°C. El zinc obtenido por este método contiene entre 0,5 y 1,5% de impurezas, principalmente de plomo o de hierro y, raramente, cadmio, arsénico, antimonio o cobre. Para obtener un zinc de mayor pureza (alrededor del 99.99%), se debe refinar por licuado en un horno de reverberación con solera y/o por destilación fraccionada.
5) Refinación La refinación del zinc se realiza mediante la aplicación de la electrólisis, este método es muy nuevo y ha sido objeto de detenidos estudios. Los procedimientos electrolíticos para la obtención del zinc dependen de una energía de origen hidráulico y solo pueden tener éxito en sentido económico cuando esta energía resulte lo suficientemente barata para poder competir con los procedimientos antiguos realizados con hornos de viento. En este proceso electrolítico se hace pasar corriente eléctrica a través de la escoria fundida, luego se volatiliza y se condensa el zinc en cámaras adecuadas.
6) Aplicaciones 6.1) En la Industria - Galvanizado del acero para protegerlo de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el cinc actúa como ánodo de sacrificio. - Baterías de Zn-AgO usadas en la industria aeroespacial para misiles y cápsulas espaciales por su óptimo rendimiento por unidad de peso.
- Piezas de fundición inyectada en la industria de automoción. - Metalurgia de metales preciosos y eliminación de la plata del plomo. - Utilizado en fabricación de pinturas al óleo, para fabricar el color blanco de cinc, utilizado para crear transparencias en la pintura. - Aleaciones: latón, alpaca, cuproníquel-cinc, aluzinc, virenium, tombac, etc.
6.2) En la medicina - El cinc aumenta la testosterona en sangre indirectamente, funcionando como coenzima en el metabolismo de las hormonas masculinas por medio de su formación a través de la hormona luteinizante (LH), que estimula las células de Leydig. - Desempeña un papel clave en la plasticidad sináptica y por lo tanto en el aprendizaje. - El óxido de zinc se utiliza principalmente como pomada o polvo antiséptico debido a que cierra los poros de la piel protegiéndola de agentes externos que pueden provocar inflamaciones o empeorar heridas - El óxido de zinc es de gran ventaja en diversos campos vinculados al bienestar humano, por ejemplo, en casos de la salud bucal este elemento químico es usado en la elaboración de cementos útiles en la reparación de piezas dentales.
6.3) En la vida diaria - Baterías cinc-aire para computadoras portátiles. - Como Compuesto de aleación para Tuberías o piezas metálicas. - Como Aleacion para la acuñacion de monedas
7) Efectos 7.1) Efectos Ambientales El Zinc ocurre de forma natural en el aire, agua y suelo, pero las concentraciones están aumentando por causas no naturales, debido a la adición de Zinc a través de las actividades humanas. La mayoría del Zinc es adicionado durante actividades industriales, como es la minería, la combustión de carbón y residuos y el procesado del acero. La producción
mundial de Zinc está todavía creciendo. Esto significa básicamente que más y más Zinc termina en el ambiente. El agua es contaminada con Zinc, debido a la presencia de grandes cantidades de Zinc en las aguas residuales de plantas industriales. Esta agua residuales no son depuradas satisfactoriamente. Una de las consecuencias es que los ríos están depositando fango contaminado con Zinc en sus orillas. El zinc puede también incrementar la acidez de las aguas. Algunos peces pueden acumular Zinc en sus cuerpos, cuando viven en cursos de aguas contaminadas con Zinc, cuando el Zinc entra en los cuerpos de estos peces este es capaz de biomagnificarse en la cadena alimentaria. Grandes cantidades de Zinc pueden ser encontradas en los suelos. Cuando los suelos son granjas y están contaminados con Zinc, los animales absorben concentraciones que son dañas para su salud. El Zinc soluble en agua que está localizado en el suelo puede contaminar el agua subterránea. El Zinc no sólo puede ser una amenaza para el ganado, pero también para las plantas. Las plantas a menudo tienen una toma de Zinc que sus sistemas no puede manejar, debido a la acumulación de Zinc en el suelo. En suelos ricos en Zinc sólo un número limitado de plantas tiene la capacidad de sobrevivir. Esta es la razón por la cual no hay mucha diversidad de plantas cerca de factorías de Zinc. Debido a que los efectos del Zinc sobre, las plantas es una amenaza sería para la producción de las granjas. A pesar de esto estiércol que contiene zinc es todavía aplicado. Finalmente, el Zinc puede interrumpir la actividad en los suelos, con influencias negativas en la actividad de microorganismos y lombrices. La descomposición de la materia orgánica posiblemente sea más lenta debido a esto.
7.2) Efectos en la salud El Zinc es una substancia muy común que ocurre naturalmente. Muchos alimentos contienen ciertas concentraciones de Zinc. El agua potable también contiene cierta cantidad de Zinc. La cual puede ser mayor cuando es almacenada en tanques de metal. Las fuentes industriales o los emplazamientos para residuos tóxicos pueden ser la causa del Zinc en el agua potable llegando a niveles que causan problemas.
El Zinc es un elemento traza que es esencial para la salud humana. Cuando la gente absorbe demasiado poco Zinc estos pueden experimentar una pérdida del apetito, disminución de la sensibilidad, el sabor y el olor. Pequeñas llagas, y erupciones cutáneas. La acumulación del Zinc puede incluso producir defectos de nacimiento. Incluso los humanos pueden manejar proporcionalmente largas cantidades de Zinc, demasiada cantidad de Zinc puede también causar problemas de salud eminentes, como es úlcera de estómago, irritación de la piel, vómitos, náuseas y anemia. Niveles alto de Zinc pueden dañar el páncreas y disturbar el metabolismo de las proteínas, y causar arterioesclerosis. Exposiciones al clorato de Zinc intensivas pueden causar desordenes respiratorios. En el Ambiente de trabajo el contacto con Zinc puede causar la gripe conocida como la fiebre del metal. Esta pasará después de dos días y es causada por una sobre sensibilidad. El Zinc puede dañar a los niños que no han nacido y a los recién nacidos. Cuando sus madres han absorbido grandes concentraciones de Zinc los niños pueden ser expuestos a éste a través de la sangre o la leche de sus madres.
