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Capitulo20: Metalurgia y la química de los metales

20.1 Abundancia de los metales:
Los metales provienen de minerales, en el aspecto económico es conocido como mena. Los metales que mas abundan en la corteza terrestre son el aluminio el hierro calcio sodio potasio titanio y manganeso. Así como el agua de mar es rica en iones metálicos.

20.2 Procesos Metalúrgicos:
Es la ciencia quesepara a los metales a partir de la mena y la preparación de aleaciones. Una aleación es la disolución solida de los metales o no metales.
- Preparación de la mena:
El mineral deseado se separa de la ganga, el método más usado es la flotación, este proceso consiste en moler la mena, verter agua con detergentes y aceites, se bate para poder generar espuma, el mineral que se requiere es mojado por elaceite y llevado a la superficie, la espuma es recogida y se rompe para recuperar las partículas.
Los ferromagnéticos son atraídos por los imanes en especial la magnetita (Fe3O4) se puede separar de la ganga mediante un electroimán fuerte.
Una amalgama es la unión del mercurio con otro cualquier metal. Por eso se utiliza mercurio para extraer metal de su mena. Ya que el mercurio disuelve laplata y el oro formando una amalgama liquido, que al destilar se recupera el mineral.
- Producción del metal:
Los metales en su forma combinada siempre tienen números de oxidación positiva. Un metal puro por reducción se puede obtener por el potencial estándar de reducción del metal. La pirometalurgia es donde se lleva acabo a temperaturas elevadas, se logra la reducción en medios químicos yelectroquímicos.
Reducción química.- Agente reductor mas electropositivo, para separar a este ultimo con compuestos a altas temperaturas. A veces el hidrogeno molecular se emplea como reductor en la preparación del tungsteno (bombilla filamentos) desde el oxido.
Reducción electrolítica.- De metales muy electro positivo como el sodio magnesio y aluminio. Este proceso se realiza con oxido delhalogenuro del metal anhídrido y fundido.
Metalurgia del hierro.- El hierro lo encontramos en la corteza terrestre como la pirita de hierro siderita hemetita magnetita. La hemetita y magnetita son útiles en la extracción del hierro. El proceso implica la reducción química de los minerales con carbón (coque). Se utiliza el alto horno donde se hace pasar una corriente de aire caliente de abajo hacia arribadel horno. El oxigeno gaseosa reacciona con el carbono del coque para formar monóxido y dióxido de carbono. Esta reacción es muy exotérmica a medida que se los gases calientes Co y CO2, reaccionan con el oxido de horno en diferentes zonas de temperatura.
La piedra caliza se descompone
El oxido de calcio reacciona con las impurezas del hierro(arena, oxido de aluminio)
La mezcla del silicato decalcio y aluminato de calcio que se mantiene fundida es conocida como escoria. La mena desciende en el horno, entonces la mayor parte ha sido reducida a hierro. En la parte inferior del horno la temperatura es superior al punto de fusión del hierro impuro. Por lo que el hierro fundido se drena por la parte baja, donde es posible separarla.
Este hierro al contener 5% de carbono y un poco desilicio fosforo manganeso con carbono y el azufre proviene del coque. El hierro fundido es granulado, quebradizo y maleable a 1180º, como contiene muchas impurezas es considerado hierro fundido.
Manufactura del Acero.-Es una de las industrias mas importantes, su consumo anual esta por encima de 100 millones toneladas. El acero es la aleación del hierro con 0.03% y 1.4% de carbono además de otroselementos. Se debe esencialmente a su composición química y al tratamiento térmico un tipo particular de acero.
La conversión de hierro en acero es una oxidación, en que las impurezas indeseables se separan del hierro en reacción con el oxigeno gaseoso. La facilidad de operación y los tiempos relativamente cortos que se requieren para la conversión en gran escala, esto es el proceso básico con...