Metal se denomina a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad, poseer alta densidad, y ser sólidos a temperaturas normales (excepto el mercurio y elgalio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.
La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solape entre la banda de valencia y la bandade conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da supeculiar brillo.
El concepto de metal refiere tanto a elementos puros, así como aleaciones con características metálicas, como el acero y el bronce. Los metales comprenden la mayor parte de la tablaperiódica de los elementos y se separan de los no metales por una línea diagonal entre el boro y el polonio. En comparación con los no metales tienen baja electronegatividad y baja energía de ionización.
Enastrofísica se llama metal a todo elemento más pesado que el helio.
Historia
Metales como el oro, la plata y el cobre, fueron utilizados desde la prehistoria. Aunque al principio sólo se usaban sise encontraban fácilmente en estado metálico puro (en forma de elementos nativos), paulatinamente se fue desarrollando la tecnología necesaria para obtener nuevos metales a partir de sus minerales,calentándolos en un horno mediante carbón de madera.
El primer gran avance se produjo con el descubrimiento del bronce, fruto de la utilización de mineral de cobre con incursiones de estaño, entre3500 a. C. y 2000 a. C., en diferentes regiones del planeta, surgiendo la denominada Edad de Bronce, que sucede a la Edad de Piedra.
Otro hito importante en la historia fue el descubrimiento 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 todavía estaban en la Edad de Bronce
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En la vida cotidiana tenemos una gran cantidad de Herramientas, Tecnologías y Utensilios que utilizan en mayor o menor medida a los Metales como parte de su conformación, como sostén a las distintas estructuras, como también para poder brindar una utilidad a su funcionamiento, siendo muy importante su extracción y utilización, mucho más de lo que pensamos.
Los metales son extraídos de entre las rocas mediante distintas técnicas, difícilmente encontrados en Estado Puro, el que es conocido también como Metal Elemental, por lo que su aplicación en la industria está basado en la utilización de combinaciones que son conocidas como Aleaciones Metálicas, que permiten su aplicación en distintas formas y diseños.
Una de las principales aplicaciones del metal está ligada a su Conductividad Eléctrica, por lo que todos los artículos de Electrónica e Informática cuentan en su conformación con distintos tipos de metales en su Circuito Eléctrico, formando parte de los distintos Cables de Alimentación o inclusive para la transmisión de datos.
En la vida cotidiana y en forma histórica se utiliza a los metales como Utensilios, lo que permite un mejor manejo de los alimentos a la hora de preparar las distintas recetas, como también en Cortar y Trozar los mismos, además de emplearse los metales, por su gran Conductividad Térmica, como distintos elementos de cocina que permiten calentar, hornear y preparar distintos alimentos.
Es un material que cuenta con la capacidad de ser muy Maleable y Dúctil, teniendo por un lado la facilidad para poder adoptar cualquier forma (desde lingotes hasta hilos o nominillas) como también la posibilidad de brindar una altísima resistencia, sumado a que su Estructura Cristalográfica le permite recuperar su posición original sin ofrecer demasiadas modificaciones en el punto que ha sido sometida a distintos Procesos Físico químicos.
Importancia de los Metales
En la vida cotidiana tenemos una gran cantidad de Herramientas, Tecnologías y Utensilios que utilizan en mayor o menor medida a los Metales como parte de su conformación, como sostén a las distintas estructuras, como también para poder brindar una utilidad a su funcionamiento, siendo muy importante su extracción y utilización, mucho más de lo […]
El uso de los metales, el bronce y el hierro, suplantaron el sílex y otros materiales pétreos que hasta ese momento eran la materia básica para la elaboración de herramientas agrícolas, armas y materiales de construcción; esto hizo posible el poder disponer de objetos más duraderos y eficientes.
Después del cobre, se descubrieron nuevas aleaciones del cobre como el estaño o el plomo, que juntos dieron lugar a un nuevo producto, el bronce; este nuevo material es menos maleable, pero más duro. Un gran salto tecnológico se dio con el uso de la forja, estos hornos de alta temperatura hicieron posible la manipulación del hierro para producir herramientas aún más resistentes. Esta secuencia tecnológica ha configurado la denominación de las diferentes etapas de la edad de los metales: la edad del cobre, la edad del bronce, la edad del hierro.
Todos estos metales ya eran conocidos por el hombre preneolítico, pero éste no dominaba las técnicas para su elaboración y manipulación, técnicas que requerían de temperaturas muy altas. Los utensilios, armas y adornos de cobre o bronce eran el material básico en el 3000 a. C. Posteriormente, en el Mediterráneo oriental, en el Oriente Próximo y en China se implantó, de manera generalizada, el uso del hierro.[60]
Es posible que los habitantes de América no conocieran el uso del hierro con anterioridad a la cultura Chavín (900 a. C.),[61] pero se sabe que los mochiques disponían de armaduras, de cuchillos y de vajillas de metal.[62] Los incas, que tenían poco recursos para conseguir metales, recurrían al relevo de sus arados, al menos durante la conquista de los Chimú.[63] La investigación arqueológica en Perú ha sido poco desarrollada pero es posible que el acero ya existiera en esa zona antes que en Europa.
Hoy en día los metales tienen una gran importancia para nuestra sociedad desarrollada, sin los metales seguramente no podríamos tener muchos de los lujos de los que disponemos, además de que han permitido el desarrollo de la humanidad.
Existen metales que el hombre ha utilizado desde la antigüedad, como el hierro, el cobre, el estaño, el plomo, etc., sin embargo, los metales se empezaron a utilizar con mayor frecuencia a partir de la Revolución Industrial (Gran Bretaña, a fines del siglo XVIII).
Uno de los metales de mayor importancia es el hierro (más del 80 % del peso metálico industrial), que con otros que se alean con él, forman los metales ferroaleables, necesarios para la producción de los diversos aceros.
El grupo metálico más utilizado en los sectores industriales es el de los no ferrosos, como en:
• Electrotécnica
• Transporte
• Construcción
• Armamento
En el grupo de los metales preciosos es esencial el oro y la plata en el sistema monetario internacional.
El platino, bastante escaso en la naturaleza tiene una gran importancia industrial y carece de sustitutos.
En el campo industrial y en el campo científico ha adquirido un peso formidable la técnica nuclear, cuyo metal clave es el uranio.
La industria de la automotriz, la industria aeronáutica, la industria electrónica y la industria nuclear necesitan materiales con propiedades muy específicas. Los metales contemplan estas exigencias y satisfacen sus necesidades.
METALES DE IMPORTANCIA INDUSTRIAL
Antes de mencionar los metales más importantes en la industria y algunas de sus características, se mencionaran algunos conceptos importantes como los siguientes:
Metal
Los metales son elementos químicos de mayor utilización con fines estructurales en edificios y medios de transporte, como conductores de calor y electricidad, etc. Los metales se caracterizan por tener un brillo especial, llamado metálico, y por ser buenos conductores de la electricidad y del
calor. Esta gran conductibilidad, comparada con la de los no metales, se debe probablemente a la existencia de electrones libres en su interior. Además los metales tienen una molécula monoatómica y originan los hidróxidos (al disolverse los óxidos metálicos en agua). Algunos metales se presentan en estado libre como el oro, pero otros aparecen en estados de óxidos, sulfuros, carbonatos, fluoruros, cloruros, etc.
Propiedades físicas de los metales
Los metales, con la excepción del mercurio, que es líquido, son sólidos a la temperatura ordinaria, tienen brillos metálicos, un color casi siempre blanco grisáceo (en los casos del cobre rojo y el oro amarillo), son de densidad muy variable. El magnesio y aluminio son los más ligeros de los metales utilizados en la industria por sus aplicaciones prácticas.
Metalurgia
Toda la materia está formada a de unas unidades elementales que existen en un número limitado. estas unidades no pueden ser divididas en partes más sencillas mediante los métodos físicos o químicos usuales. en la naturaleza existe 92 elementos químicos, aunque los físicos han creado 20 elementos más mediante procesos que implican reacciones nucleares. los elementos químicos fueron clasificados por primera vez por Mendelejev siguiendo unas pautas determinadas.
Estos elementos están divididos en tres categorías: metales, no metales y metaloides, aquí destacaremos los elementos metálicos y no metálicos.
De los 112 elementos que se conocen, sólo 25 son no metálicos; su química a diferencia de los no metales, es muy diversa, a pesar de que representa un número muy reducido, la mayoría de ellos son esenciales para los sistemas biológicos (O, C, H, N, P y S). En el grupo de los no metales se incluyen los menos reactivos: los gases nobles. Las propiedades únicas del H lo apartan del resto de los elementos en la tabla periódica.
Los metales en su mayoría provienen de los minerales. Los metales más abundantes en la corteza terrestre que existen en forma mineral son: aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, titanio, y manganeso. El agua de mar es una rica fuente de iones metálicos como Na+, Mg+ y Ca+. La obtención del elemento puro como el hierro, aluminio, entre otros se logra mediante procesos metalúrgicos.
A continuación se desarrollaran algunos aspectos importantes que engloban los elementos químicos: metales y no metales.
CARÁCTER GENERAL DE LOS METALES Y NO METALES
Metales
La mayor parte de los elementos metálicos exhibe el lustre brillante que asociamos a los metales. Los metales conducen el calor y la electricidad, son maleables (se pueden golpear para formar láminas delgadas) y dúctiles (se pueden estirar para formar alambres). Todos son sólidos a temperatura ambiente con excepción del mercurio (punto de fusión =-39 ºC), que es un líquido. Dos metales se funden ligeramente arriba de la temperatura ambiente: el cesio a 28.4 ºC y el galio a 29.8 ºC. En el otro extremo, muchos metales se funden a temperaturas muy altas. Por ejemplo, el cromo se funde a 1900 ºC.
Los metales tienden a tener energías de ionización bajas y por tanto se oxidan (pierden electrones) cuando sufren reacciones químicas. Los metales comunes tienen una relativa facilidad de oxidación. Muchos metales se oxidan con diversas sustancias comunes, incluidos 02 Y los ácidos.
Se utilizan con fines estructurales, fabricación de , conducción del calor y la electricidad. Muchos de los iones metálicos cumplen funciones biológicas importantes: hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, cobre, manganeso, cinc, cobalto, molibdeno, cromo, estaño, vanadio, níquel,....
NO METALES
Los no metales varían mucho en su apariencia no son lustrosos y por lo general son malos conductores del calor y la electricidad. Sus puntos de fusión son más bajos que los de los metales (aunque el diamante, una forma de carbono, se funde a 3570 ºC). Varios no metales existen en condiciones ordinarias como moléculas diatómicas. En esta lista están incluidos cinco gases (H2, N2, 02, F2 y C12), un líquido (Br2) y un sólido volátil (I2). El resto de los no metales son sólidos que pueden ser duros como el diamante o blandos como el azufre. Al contrario de los metales, son muy frágiles y no pueden estirarse en hilos ni en láminas. Se encuentran en los tres estados de la materia a temperatura ambiente: son gases (como el oxígeno), líquidos (bromo) y sólidos (como el carbono). No tienen brillo metálico y no reflejan la luz. Muchos no metales se encuentran en todos los seres vivos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre en cantidades importantes. Otros son oligoelementos: flúor, silicio, arsénico, yodo, cloro.
Comparación DE LOS METALES Y NO METALES
Metales
no metales
Tienen un lustre brillante; diversos colores, pero casi todos son plateados.
Los sólidos son maleables y dúctiles
Buenos conductores del calor y la electricidad
Casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos.
Tienden a formar cationes en solución acuosa.
Las capas externas contienen poco electrones habitualmente trss o menos.
No tienen lustre; diversos colores.
Los sólidos suelen ser quebradizos; algunos duros y otros blandos.
Malos conductores del calor y la electricidad
La mayor parte de los óxidos no metálicos son sustancias moleculares que forman soluciones ácidas
Tienden a formar aniones u oxianiones en solución acuosa.
Las capas externas contienen cuatro o más electrones*.
Este grupo se caracteriza por un color gris oscuro, gran densidad,
exceptuando a los metales alcalinos – ferreos, alta temperatura de fusión,
dureza relativamente elevada y en muchos casos poseen polimorfismo. El metal
más característico de este grupo es el hierro.
Metales Férreos
Hierro, cobalto, níquel (llamados ferromagnéticos) y el manganeso, cuyas propiedades se aproximan a
las de aquellos. El cobalto, el níquel y el manganeso se emplean frecuentemente
como elementos de adición a las aleaciones de hierro y como base para las
correspondientes aleaciones, de propiedades parecidas a los aceros de aleación.
Metales refractarios
La temperatura de fusión de estos metales es superior que la del hierro, es
decir, superior a 1539 ºC. se utilizan como elementos de adición a los aceros
de aleación y como base para las correspondientes aleaciones.
Metales uránicos
Actínidos, que se utilizan principalmente en aleaciones para la energía
atómica.
Metales Tierras Raras
Se incluyen en esta categoría al lantano, cerio, neodimio, praseodimio y otros agrupados bajo la
denominación de lantánidos, y el itrio y el escandio, semejantes a los primeros por sus
propiedades.
Estos metales poseen propiedades químicas muy próximas, pero sus
propiedades físicas son bastante distintas (temperaturas de fusión y otras). Se
utilizan como aditicoas a las aleaciones de otros elementos. En condiciones
naturales se encuentran juntos y, debido a las dificultades que hay para
separarlos en elementos aislados, se utilizan generalmente como aleación mixta,
llamada “misschmetall”, que contiene entre 40 - 45 % de Ce y un 45 -50% de
todos los demás elementos de tierras raras. Como aleaciones mixtas deben
considerarse también el ferrocerio (aleación de cerio y hierro con otras
tierras raras), el didimio y otras. Los metales alcalinotérreos, en estado
metálico libre no se utilizan, a excepción de algunos casos especiales.
Metales de Color
Suelen tener una coloración roja, amarilla o blanca característica. Poseen
gran plasticidad, poca dureza, temperatura de fusión relativamente baja y en
ellos es característica la ausencia de polimorfismo. El metal más
representativo de este grupo es el cobre.
Metales Ligeros
Caracterizados por una baja densidad, entre ellos se encuentran el Berilio, magnesio y aluminio.
Metales Nobles
Los metales de esta categoría poseen gran resistencia a la corrosión y en
ella se agrupan metales como la plata, el oro y metales del grupo
del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio, rutenio). A ellos puede agregarse el semidoble
cobre.
Metales fácilmente fusibles
En esta categoría se encuentran el zinc, cadmio, mercurio, estaño, plomo, bismuto, talio, antimonio y los elementos con propiedades
metálicas debilitadas como el galio y el germanio.
