Propiedades De Los Metales

METALES

Son elementos químicos con altos puntos de fusión y de ebullición; son indispensables y los podemos encontrar en todas partes. Se utilizan en el hogar y en algunos trabajos.

Las propiedades de los metales se clasifican en físicas, mecánicas y tecnológicas.

Las propiedades físicas dependen del tipo de aleación y las más importantes son:

• Peso específico

• Calor específico

• Dilatación térmica

• Temperatura de fusión y solidificación

• Conductividad térmica y eléctrica

• Resistencia al ataque químico

Propiedades Físicas:

Brillo: reflejan la luz que incide en su superficie.

Dureza: la superficie de los metales opone resistencia a dejarse rayar por objetos agudos.

Tenacidad: los elementos presentan mayor o menor resistencia a romperse cuando ejercen sobre ellos una presión.

Ductibilidad: los metales son fácilmente estirados en hilos finos (alambres), sin romperse.

Maleabilidad: ciertos metales, tales como el oro, la plata y el cobre, presentan la propiedad de ser reducidos a delgadas láminas, sin romperse.

Conductividad Calórica: los metales absorben y conducen la energía calórica.

Conductividad Eléctrica: los metales permiten el paso de la corriente eléctrica a través de su masa.

Densidad: la inmensa mayoría de los metales presentan altas densidades.

Fusibilidad: la inmensa mayoría de los metales presentan elevadísimos puntos de fusión, en mayor o menor medida para ser fundidos.

Mecánicas

Son aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a alterar su forma.

Resistencia: Capacidad de soportar una carga externa si el metal debe soportarla sin romperse se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, por compresión, por torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (kg/mm²) para cada uno de estos esfuerzos.

Dureza: Propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada. Los ensayos más importantes para designar la dureza de los metales, son los de penetración, en que se aplica un penetrador (de bola, cono o diamante) sobre la superficie del metal, con una presión y un tiempo determinados, a fin de dejar una huella que depende de de la dureza del metal, los métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y Vickers.

Elasticidad: Capacidad de un material elástico para recobrar su forma al cesar la carga que lo ha deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una deformación permanente. Su determinación tiene gran importancia en el diseño de toda clase de elementos mecánicos, ya que se debe tener en cuenta que las piezas deben trabajar siempre por debajo del límite elástico, se expresa en Kg/mm².

Plasticidad: Capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue a romperse.

Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.

Fragilidad: Propiedad que expresa falta de plasticidad, y por tanto, de tenacidad. Los materiales frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce espontáneamente al rebasar la carga correspondiente al límite elástico.

Resistencia: Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el ensayo Charpy.

Fluencia: Propiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta deformación lenta, se denomina también creep.

Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas (alternativas o intermitentes), se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las que producirían deformaciones.

Propiedades Químicas:

o Reaccionan con los ácidos para formar sales.

o Forman iones electropositivos o cationes.

o Reaccionan con el oxigeno para formar óxidos básicos.

o Forman aleaciones.

o Algunos metales químicamente más activos desplazan a otros de sus compuestos.

Propiedades de algunos metales

Metales Alcalinos: En este grupo se encuentran: el Litio, Sodio, Potasio, Rubidio, Cesio, Francio.

Propiedades Físicas de los Metales Alcalinos:

Los metales alcalinos tienen densidad muy baja; el litio, el sodio y el potasio son más ligeros que el agua. Sus puntos de fusión son bajos; el sodio, el potasio, el rubidio y el cesio funden a temperaturas inferiores al punto de ebullición del agua. Estos metales son blandos, de color blanco argentino y poseen un acentuado brillo metálico.

Propiedades Química de los Metales Alcalinos:

Todos son metales electropositivos, muy activos, nunca se encuentran libres en la naturaleza. Todos son univalentes. Desde el punto de vista de sus estructuras atómicas esto se debe a que cada metal tiene solamente un electrón en el nivel de energía más extremo de su átomo.

Las propiedades del Sodio se ilustran por medio de las siguientes reacciones:

o Se combina directamente con los halógenos.

2Na + Cl2 2 NaCl

o Tienen gran afinidad con el oxigeno.

2 Na + O2 Na2 O2

o Es un buen agente reductor

3 Na + CrCl3 Cr + 3 NaCl

o El sodio reemplaza al hidrogeno del agua o del alcohol.

2 Na + 2 C2H5OH 2 C2H5ONa + H2

Los compuestos de Sodio más importantes son el cloruro de sodio, el hidróxido de sodio, el bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, nitrato de sodio, entre otros. En el caso del potasio, los compuestos del potasio se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Entre ellos se encuentran: el Cloruro de potasio, Hidróxido de potasio, Nitrato de potasio, Clorato de potasio etc.

Unas de las reacciones serian:

NaNO3 + KCl KNO3 + NaCL (el nitrato se utiliza para fabricar pólvora.)

NaAl(SO4)2 + 3 NaHCO3 2 Na2SO4 + Al(OH)3 + 3 CO2 (polvo de hornear de alumbre)

Aluminio (Al):

Estado Natural: No se encuentra libre en la naturaleza.

Sus formas:

Bauxita Al2O3. H2O

Criolita Na3AlF6

Corindón Al2O3

Propiedades: De color blanco. Densidad 2,7g/cc; punto de fusión 660 oC. Reacciona con el Hidróxido de Sodio, ácidos Clohídrico y el sulfúrico.

Usos: En la arquitectura, utensilios de cocina, en aeronaútica para aviones, motores y adornos.

Cobre (Cu):

Estado Natural: Solo o nativo pocas veces.

Otras:

Calcopirita (CuFeS2)

Malaquita Cu(OH) 2CuCO3

Propiedades: Color rojo, Buen conductor de electricidad y de calor. Densidad 8,96g/ml, punto de fusión 1083 oC. Produce un color verde esmeralda en la llama. Se disuelve en amoniaco (NH3) y en ácido nítrico concentrado.

Usos: En la industria eléctrica, en la fabricación de monedas en forma de aleaciones con el Níquel y el aluminio. Cuando se une con el Estaño (Bronce), se utiliza para vajillas y adornos.

Oro (Au):

Estado Natural: Nativo en forma de pepitas.

Propiedades: Amarillo, muy maleable y dúctil, blando, buen conductor de calor y electricidad. Densidad 19,32g/cc. Punto de fusión 1063 oC. Inerte frente a diversos agentes químicos.

Usos: Fabricación de monedas y joyas. Constituye la base del sistema económico internacional.

Plata (Ag):

Estado Natural: Nativa, y también junto al Plomo, Cobre y Oro

Propiedades: blanco, muy maleable. Excelente conductor térmico y eléctrico. Densidad 10,49g/cc. Punto de fusión 941 oC. Inerte frente a grupos químicos. Se disuelve en ácido Nítrico.

Usos: Acuñación de monedas, vajillas, joyas y diferentes adornos. Debido a su sensibilidad a la luz es usado en la industria fotográfica.

Mercurio (Hg):

Estado Natural: Nativo. Su forma más abundante es el Cinabrio (HgS).

Propiedades: líquido, densidad 13,55g/cc. Su punto de ebullición 387 oC. Poco activo químicamente.

Usos: En odontología en amalgamas. En la fabricación de termómetros y barómetros.

Plomo (Pb):

Estado Natural: Se encuentra solo.

Formas:

Galena Pbs

Anglesita PbSO

Cerusita PbCO3

Propiedades: Gris, Blanco, maleable, poco dúctil, mal conductor eléctrico y térmico. Densidad 11,36g/cc, su punto de fusión es 327 oC. Reacciona con el ácido Clorhídrico y el Sulfúrico.

Usos: En la fabricación de fusibles, recipientes a prueba de corrosión, baterías, municiones, balas. En aleaciones se utiliza para soldar.

Hierro (Fe):

Estado Natural: en forma nativa muy pocas veces.

Combinaciones:

Magnetita Fe3O4

Hematita Fe2O3

Limonita Fe2O3. 3H2O

Propiedades: Gris, duro, maleable, dúctil y tenaz. Densidad 7,87g/cc, punto de fusión 1535 oC. Es muy reactivo, se combina fácilmente con el Oxígeno.

Usos: el acero, su aleación con Carbono, se utiliza en la construcción de viviendas e industrias, así como también

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