22: Metales
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Aproximadamente tres cuartas partes de los elementos conocidos son metales y conducen muy bien tanto el calor como la electricidad. Además, tienen superficies brillantes; son capaces de ser conformadas por martilleo (maleable) y también de ser arrastradas en alambres (dúctiles). Estas propiedades se pueden entender en términos de unión metálica en la que los electrones de valencia se deslocalizan sobre un cristal metálico completo. La fuerza de la unión metálica varía aproximadamente según el número de electrones disponibles en este mar. Las propiedades químicas de los metales incluyen una tendencia a perder electrones y formar iones positivos, y la capacidad de sus óxidos para funcionar como bases. La extensión de estas características varía de un metal a otro.
- 22.1: Preludio a los Metales
- Las propiedades químicas de los metales incluyen una tendencia a perder electrones y formar iones positivos, y la capacidad de sus óxidos para funcionar como bases. La extensión de estas características varía de un metal a otro. Varios casos límite como B, Si, Ge, As, Sb y Te son difíciles de clasificar como metales o no metales. Estos elementos suelen ser referidos como los metaloides o semimetales.
- 22.2: Adhesión Metálica
- Los electrones pueden alimentarse en un extremo de un cable metálico y eliminarse del otro extremo sin causar ningún cambio obvio en las propiedades físicas y químicas del metal. Para dar cuenta de esta libertad de movimiento, las teorías modernas del enlace metálico asumen que los electrones de valencia están completamente deslocalizados; es decir, ocupan orbitales moleculares pertenecientes al cristal metálico en su conjunto. Estos electrones deslocalizados a menudo se conocen como un gas de electrones o un mar de electrones.
- 22.3: Metalurgia
- El procesamiento de minerales se puede dividir en tres etapas. (1) Concentración para eliminar el material sin valor (goga) o para convertir el mineral en una forma apropiada para su posterior procesamiento. (2) El paso más importante es la reducción del metal de un estado de oxidación positiva. Esto puede implicar temperaturas elevadas, agentes reductores químicos, electrólisis o alguna combinación de estos tratamientos. (3) Se requiere refinación para lograr la pureza deseada en el producto final.
- 22.4: Beneficio
- El beneficio es cualquier proceso que elimina los minerales de ganga del mineral para producir un producto de mayor calidad y una corriente de desechos. El beneficio puede implicar procesos físicos o químicos. A menudo, como en el caso del paneo para el oro, el mineral o metal deseado es más denso que la ganga. Este último puede suspenderse en una corriente de agua y arrastrarse.
- 22.5: Reducción de Metales
- La facilidad con la que se puede obtener un metal de su mineral varía considerablemente de un metal a otro. Dado que la mayoría de los minerales son óxidos o pueden convertirse en óxidos por tostado, el cambio de energía libre que acompaña a la descomposición del óxido forma una medida conveniente de la facilidad con la que se puede obtener un metal de su mineral.
- 22.6: Refinación de Metales
- Una vez que se reduce un metal, todavía no es necesariamente lo suficientemente puro para todos los usos a los que podría ser puesto. Un ejemplo obvio es la fragilidad y baja resistencia a la tracción del arrabio, características que lo hacen adecuado para la fundición, pero poco más. La fabricación de acero implica la oxidación de las impurezas en oxígeno básico, solera abierta u hornos eléctricos.
- 22.7: Corrosión
- Un aspecto importante del uso de algunos metales, particularmente del hierro, es la posibilidad de corrosión. Se estima que alrededor de una séptima parte de toda la producción de hierro va a sustituir el metal perdido por la corrosión. La roya es aparentemente una forma hidratada de óxido de hierro (III). La oxidación requiere tanto oxígeno como agua, y suele ser acelerada por ácidos, cepas en el hierro, contacto con metales menos activos y la presencia de óxido en sí.
- 22.8: Compuestos de Coordinación
- Un rasgo característico de los metales de transición es su capacidad para formar un grupo de compuestos llamados compuestos de coordinación, compuestos complejos, o a veces simplemente complejos.
- 22.10: Agentes Quelantes
- Los agentes quelantes son ligandos que son capaces de formar dos o más enlaces covalentes coordinados con un ion metálico. Un ejemplo importante e interesante de esto son los agentes quelantes, ligandos que son capaces de formar dos o más enlaces covalentes coordinados con un ion metálico. Uno de los más comunes es el 1,2-diaminoetano (generalmente llamado etilendiamina y abreviado en.) Para los metales que presentan un número de coordinación de 6, un ligando especialmente potente es el ion etilendiaminotetraacetato (EDTA).