Metales
Los metales han tenido una importancia considerable en la historia de todas las civilizaciones. Sin ellos, la técnica y la industrias modernas serían todavía puras nociones imaginarias.
Un fragmento de oro nativo
Para utilizar propiamente los metales es preciso conocer su disposición interna, es decir, la estructura y forma en que esta actúa sobre sus propiedades.
El estudio de estas relaciones y de sus reacciones a los tratamientos térmicos, a la manipulación, y otros factores, constituye una ciencia especial, llamada metalografía.
Se denomina metalurgia a la ciencia que trata de los métodos de elaboración de los metales para fines utilitarios y de las propiedades que de ello se derivan.
Meteorito de metal puro que cayó en Chubut, Argentina (Imagen: Wikipedia)
¿Qué es un metal?
Los metales se definen generalmente como un grupo de elementos químicos, sólidos a la temperatura normal (excepto el mercurio), opacos, de aspecto brillante, y poseedores de una buena conductividad eléctrica y térmica.
Entonces, las propiedades más características de los metales son:
Brillosidad
Dureza elevada (son muy resistentes)
Altos puntos de fusión
Densidad elevada
Alta ductilidad, maleabilidad y tenacidad:
Ductilidad: facultad de ser estirados en finos hilos. Muy acusada en los metales nobles.
Maleabilidad: facultad de ser extendidos en finas láminas. Metales nobles y Sn
Tenacidad: capacidad para absorber energía y deformarse plásticamente antes de fracturarse. Fe y Cu.
Dureza elevada (son muy resistentes)
Altos puntos de fusión
Densidad elevada
Alta ductilidad, maleabilidad y tenacidad:
Ductilidad: facultad de ser estirados en finos hilos. Muy acusada en los metales nobles.
Maleabilidad: facultad de ser extendidos en finas láminas. Metales nobles y Sn
Tenacidad: capacidad para absorber energía y deformarse plásticamente antes de fracturarse. Fe y Cu.
Elevadas conductividades térmica y eléctrica
La alta conductividad eléctrica del cobre es idónea para su utilización en cables
Las propiedades metálicas están claramente influidas por la estructura atómica de cada metal. En estado sólido, los metales están formados por un gran número de cristales yuxtapuestos en los cuales los átomos están repartidos de forma regular, y forman en el espacio un conjunto denominado red cristalina (o estructura cristalina).
Cada metal tiene su forma cristalina particular. Los electrones de la órbita externa, los electrones de valencia, se separan fácilmente de la estructura cristalina, siendo la causa de las fuerzas que unen a los átomos entre sí dentro de la red.
En la tabla periódica, los metales representan la mayoría de los elementos y se separan de los no metales por una línea diagonal entre el boro y el polonio:
Además de los metales en estado puro que aparecen en la tabla periódica, existen combinaciones entre metales, que forman nuevos metales a través de las aleaciones.
Al combinar dos o más metales se obtiene una aleación. El procedimiento que se se emplea más frecuentemente para unir dos metales es el de la fusión. Generalmente, el elemento de aleación se disuelve en el metal de base; se conserva la estructura atómica, pero se produce la substitución de algunos átomos del metal base por átomos del elemento de aleación.
La aleaciones más comunes históricamente entre metales son:
Acero: hierro y carbono, u otro metal
Alpaca: zinc, cobre, y níquel
Bronce: cobre y estaño
Oro blanco: oro y otro metal blanco, como la plata
Peltre: estaño, antimonio, cobre, y plomo
Latón: cobre y zinc
Alpaca: zinc, cobre, y níquel
Bronce: cobre y estaño
Oro blanco: oro y otro metal blanco, como la plata
Peltre: estaño, antimonio, cobre, y plomo
Latón: cobre y zinc
Producción de acero
El punto de fusión
Para cada metal existe una determinada temperatura, el punto de fusión, en el cual los cristales parciales empiezan a pasar al estado líquido por acción del calor. En realidad, podría más bien llamarse “punto de fundición”.
Si se prosigue el calentamiento, al principio la temperatura no se eleva, ya que el calor se consume en destruir la energía de unión de los diversos cristales hasta que el metal se funde por completo.
Esta cantidad necesaria de calor para llegar a fundir un metal es llamada calor de fusión. Las propiedades de un metal fundido son las mismas que las de un líquido. Por otro lado, al enfriarse un metal fundido, cristaliza cuando la temperatura alcanza de nuevo el punto de fusión o está cerca a él.
