Los metales.Por Elea Indave 1ºB

Definición

Se define como metal al cuerpo simple que se caracteriza por su brillo llamado “metálico” y por su capacidad para transmitir el calor y la corriente eléctrica.

Hay metales preciosos, inalterables (oro, plata, platino), y metales nativos o vírgenes (hierro, cobre, etc.), que los podemos encontrar en estado puro en la naturaleza. Los metales nativos habitualmente son deformables (planchas, hilos, etc.) y la mayoría de ellos se oxidan con el contacto del aire.

En la industria los metales adquieren una gran importancia.

Características de los metales

Propiedades físicas
Se caracterizan por presentar una superficie brillante, por lo general gris o plateada, con excepciones como el oro y el cobre, que suelen tener tonalidades rojizas o amarillas.

Propiedades mecánicas
Se llama resistencia mecánica a la propiedad que tienen los metales de resistir los esfuerzos de deformación y de tensión sin romperse.

La resistencia mecánica sugiere la existencia de importantes fuerzas de atracción entre sus átomos, capaces de reorganizarse después de una separación de su malla cristalina.

La maleabilidad es la capacidad que tienen los metales para hacerse láminas, al contrario que la ductilidad que es la capacidad que tienen para modelarse en
alambres o en hilos.

También tienen propiedades como las elevadas conductividades tanto calorífica como eléctrica. Presentan la característica de emitir electrones por efecto de la luz o de la temperatura a partir de una mínima cantidad de energía, indispensable para arrancar los electrones más libres del metal, formando una especie de vacío (mar de Drude*).

Se pueden distinguir dos clases de metales: los férricos y los no férricos.

Metales férricos: dentro de este grupo se encuentran el hierro y los aceros.

El hierro lo podemos encontrar en diferentes minerales: pirita, hematites, siderita, etc. Resulta muy difícil encontrar hierro en estado puro. Por eso la mayoría de estos minerales suelen estar formados por un compuesto llamado óxido; por eso, el hierro no es el único elemento, sino que se encuentra combinado con oxígeno y otras impurezas.Los yacimientos de hierro se encuentran en minas; de donde se extrae el mineral mediante procesos de perforación.

Sus principales características son: color blanco, tiene una gran densidad, es un material magnético, tiene baja conductividad eléctrica.

El acero es una aleación de hierro y carbono, en la que el carbono se encuentra presente en un porcentaje inferior al 2%.

Sus propiedades son: resistencia a la compresión y tracción, su dureza, resistencia al desgaste y la ductilidad.

Metales no férricos: en este grupo distinguimos entre metales pesados (plomo, cobre, níquel) y ligeros (aluminio, magnesio, titanio).

Metales pesados:

El cobre (Cu) es un metal que se encuentra en la naturaleza, en estado puro o combinado con óxidos y azufre en pequeña proporción. Lo bueno del cobre es que es muy maleable y blando; tiene alta resistencia a la corrosión y es un buen conductor de la electricidad y el calor. Se utiliza en la fabricación de tuberías y radiadores, y como conductor en instalaciones eléctricas.

El plomo (Pb) es uno de los elementos más pesados y se obtiene a partir de un mineral llamado galena. Sus características: es blando, resistente a las radiaciones, tiene una temperatura de fusión baja y resiste bastante las corrosiones. Con el plomo se fabrican baterías y revestimientos de cables eléctricos.

El níquel (Ni) se obtiene de un mineral llamado garnierita. Es un metal resistente al desgaste, a la corrosión y a las altas temperaturas.
Se utiliza en joyería, fabricación de monedas, etc.

Metales ligeros:

El aluminio(Al) se obtiene a partir de un mineral llamado bauxita. Sus propiedades son la alta conductividad eléctrica y térmica, la resistencia a la oxidación (debido a que ya esta oxidado), buena maleabilidad, facilidad en el reciclaje y su temperatura de fusión es baja. El aluminio es el metal más utilizado en automoción, envases de bebida, menaje de cocina, etc.

El magnesio (Mg) es más ligero que el aluminio, se obtiene de la magnesita y tiene un color gris amarillento. Es un mineral blando, posee una temperatura de fusión baja, tiene poca resistencia mecánica y resiste bien la corrosión. Se utiliza mucho en la fabricación de llantas de aluminio.

El titanio (Ti) se obtiene de la ilmenita, es de color gris oscuro con un brillo metálico. Tiene baja densidad y alta temperatura de fusión, resiste la corrosión y es muy resistente. Principalmente se utiliza en la fabricación de aviones y como sustituto de huesos y cartílagos, etc.

Aleaciones ligeras

Aleaciones de aluminio

Aleaciones de magnesio

Aleaciones de titanio

Metal base

90 al 99% de aluminio

90 al 93% de magnesio

90% de titanio

Aleado con…

Wolframio, manganeso, cromo,sicilio,magnesio

6 al 9% de aluminio

Cobre
0,6 al 1% de cinc
6% de aluminio y 4% de vanadio
0,2 al 0,3% de manganeso

Tratamientos especiales para metales

Temple: consiste en calentar el metal y enfriarlo después, introduciéndolo en agua. Se aplica este tratamiento al acero para aumentar su dureza.

Otros tratamientos que se pueden realizar tras la fabricación de los productos son los que mejoran las propiedades superficiales de dureza, que se consiguen metiendo partículas de determinados elementos (carbono, nitrógeno, etc.)en la pieza.

*Mar de Drude

Según la ciencia de materiales un metal se define como un material en el que existe un solape entre la parte de la valencia y la parte de la conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Por eso los metales conducen fácilmente el calor y la electricidad.

La primera vez que intentaron explicar el enlace metálico consideraron un modelo en el que los electrones de valencia de cada metal se podían mover independientemente en la red cristalina, así el tejido metálico se piensa que esta constituido por un conjunto de iones positivos (los núcleos rodeados por su capa de electrones) y electrones(los de valencia), en lugar de estar constituidos por átomos neutros.