Química: metales, propiedades y aleaciones.

1. Química:
Metales, propiedades y aleaciones.
QFB. Norma Judith Belmares Olvera.

2. Metales alcalinos

3. Metales alcalinos (IA)
 Propiedades físicas:
En estado puro los metales
alcalinos, son brillantes y
más ligeros que el resto del
los metales.
Son blandos y de bajo
punto de fusión.
Tienen color plateado, sólo
el cesio presenta reflejos
de color amarillo oro.

4. Metales alcalinos (IA)
 Propiedades químicas:
 Todos poseen un sólo un
electrón de valencia. Por
lo que su estado de
oxidación es +1.
 Reaccionan
violentamente con el
agua.
 Reaccionan con los no
metales, formando
compuestos binarios.

5. Metales alcalinotérreos
 Propiedades físicas:
 De color blanco
plateado, con aspecto
lustroso y blando.
 El magnesio es gris.
 Son bastante frágiles,
dúctiles y maleables.
 Los puntos de fusión son
más elevados y no varían
de forma regular.

6. Metales alcalinotérreos
 Propiedades químicas:
 Son menos reactivos que
los metales alcalinos.
 No existen libres en la
naturaleza.
 Menos electropositivos y
más básico.
 Forman compuestos
iónicos.
 Su valencia es +2.

7. Metales pesados
 Propiedades físicas:
 Su estado físico es sólido a excepción del
mercurio que es líquido.
 Presentan un brillo característico en
su superficie (brillo metálico).
 Son dúctiles (se les puede transformar en
alambres) y maleables (se pueden
transformar en láminas).
 Son buenos conductores del calor y la
electricidad.
 •
 Son tenaces (la mayoría de ellos se resisten a la
ruptura).
 Su densidad es elevada si se compara con las
de los no metales.
 Se pueden hacer aleaciones (fundir y mezclar
dos o más metales)

8. Aluminio
 El aluminio es el
elemento metálico más
abundante sobre la
superficie de la Tierra y
de la Luna.
 Es un metal blanco y
plateado.
 Pertenece al grupo III A
de la Tabla Periódica.

9. Aluminio
 Sus diversas propiedades
físicas, químicas y
metalúrgicas hacen que
el aluminio sea el metal
no ferrosos de uso más
difundido.
Productos de aluminio

10. Aluminio
 Propiedades físicas:
 A temperaturas
inferiores a 1,187 K. se
convierte en un
superconductor.
 Presenta resistencia a
temperatura muy bajas y
aumenta
considerablemente con
la presencia de
impurezas.
 Propiedades químicas
 No. de valencia 3.
 Reacciona con el oxigeno
.
 A temperaturas elevadas
se forman capas de óxido
más gruesas, lo mismo
que en otras condiciones
de exposición.

11. Materias primas del aluminio:
 Se encuentra en
combinación con el
silicio y el oxígeno para
formar : silicatos.
 Se encuentra en un clima
caluroso, en forma de
minerales e hidróxidos
de aluminio.
 La bauxita es el principal
mineral: contiene entre
40 y 60%, y la materia
prima más utilizada:

12. Principales depósitos:
 Los principales depósitos
de bauxitas se
encuentran en Australia,
Guinea, Brasil, Jamaica,
Camerún, Grecia y
Surinam.
 Bauxita.

13. Obtención del Aluminio:
 El método más conocido de fabricación es el proceso
Bayer. Es el método más económico.

14. Método Bayer:
 En el proceso Bayer, primero se
tritura la bauxita y luego se lava
con una solución caliente
de hidróxido sódico(sosa),
NaOH. La sosa disuelve los
minerales de aluminio pero no
los otros componentes de la
bauxita, que permanecen
sólidos. Las reacciones químicas
que ocurren en esta etapa,
llamada "digestión" son las
siguientes:2
 Al(OH)3 + OH- + Na* →
Al(OH)4
- + Na*AlO(OH)2 + OH-
+ H2O + Na* → Al(OH)4
- + Na*
 Para disolver el hidróxido de
aluminio basta una temperatura
de 140ºC.
 A continuación se retiran de la
solución los sólidos no disueltos,
principalmente en
un decantador seguido de
unos filtros para eliminar los
últimos restos.
 La solución de Al(OH)3
-, ya libre
de impurezas, se precipita de
forma controlada para
formar hidróxido de
aluminio puro.

15. Método Bayer:
 La solución de sosa libre de
aluminio se concentra en
unos evaporadores y se
recicla al comienzo del
proceso.
 Por último, el hidróxido se
calienta a unos 1050°C, en
una operación llamada
"calcinación", para
convertirlo en alúmina,
liberando vapor de agua al
mismo tiempo:
 2 Al(OH)3 → Al2O3 +
3 H2O
 La alúmina obtenida se
utiliza principalmente para
producir aluminio
mediante electrólisis.

16. Usos del aluminio:
 En aplicaciones
estructurales y para el
transporte, donde es
importante el peso.
 En líneas de transmisión
eléctrica.
 En la industria de la
construcción.
Recubrimientos, muros,
techos, puertas,
ventanas, latas, industria
aeronáutica, etc.

17. Fierro o hierro
 El hierro es el cuarto
elemento más abundante
en la corteza terrestre
(5%).
 Es un metal maleable,
tenaz, de color gres
plateado y magnético.

18. Fierro o hierro
 Los dos minerales
principales: son la
hematita, Fe2O3, y la
limonita, Fe2O3.3H2O. Las
piritas, FeS2, y la cromita,
Fe(CrO2)2, se explotan
como minerales de azufre y
de cromo,
respectivamente.
 Otro mineral es la taconita.

19. Fierro
 Propiedades físicas:
• El hierro puro es un metal
blando de color blanco
grisáceo. Su punto de
fusión y ebullición son
1,528 C y 2,735 C.
 Es más magnético que
cualquier otro metal y sus
propiedades magnéticas
afectan incluso a una
temperatura muy alta.
 El hierro es un buen
conductor del calor y de la
electricidad.

20. Fierro
• Propiedades Químicas:
Elemento químico, símbolo
Fe, número atómico 26 y
peso atómico 55.847.
• Estado de oxidación: +2, +3
• En la mayor parte de los
compuestos de hierro está
presente el ion ferroso,
hierro(II).

21. Proceso de obtención

22. Aleaciones
 El acero se fabrica
mediante la mezcla de
carbón e hierro en una
proporción determinada,
donde el porcentaje normal
de carbono va desde 0,2%
al 2,14% del peso total.
 Además de carbono, los
otros materiales de
aleación utilizados en la
producción de acero
incluyen manganeso,
cromo, tungsteno y
vanadio.

23. Propiedades de los aceros
 Es alto en fuerza, bajo de
peso, durable, flexible y
resistente a la corrosión. Es
altamente flexible, por lo
tanto se puede moldear en
cualquier forma deseada.
 A diferencia del hierro, el
acero no se oxida muy
fácilmente sobre la
exposición al agua y a la
humedad.

24. Usos y aplicaciones
 la construcción
mecánica tales como
máquinas, partes
móviles de automóviles o
camiones.
 Otro uso importante son
los cascos de los buques,
los tubos de las
bicicletas, los clavos, los
alfileres, las cerraduras
de las puertas, etc.

25. Zinc
 El zinc es uno de los
elementos menos
comunes; se estima que
forma parte de la corteza
terrestre en un 0.0005-
0.02%. Ocupa el lugar 25
en orden de abundancia
entre los elementos. Su
principal mineral es la
blenda, marmatita o
esfalerita de zinc, ZnS.

26. Zinc
 Propiedades Físicas:
 Es un metal de color blanco
azulado que arde en aire con
llama verde azulada.
 El aire húmedo provoca su
empañamiento superficial
haciendo que tenga color gris.
 El zinc puro es dúctil y
maleable pudiéndose enrollar
y tensar, pero cantidades
pequeñas de otros metales,
como contaminantes, pueden
volverlo quebradizo.
El zinc es buen conductor del
calor y la electricidad

27. Zinc
 Propiedades químicas:
 Es un metal
químicamente activo, y si
se enciende produce una
llama azul verdosa en el
aire y liberando óxido de
zinc en forma de humo.
 Estado de oxidación:+2.
 Con el oxigeno forma
óxidos metálicos.

28. Proceso de obtención del Zinc

29. Usos y aplicaciones
 Galvanizado de metales.
 Otros usos son éstos:
 Baterías de Zn-AgO usadas en la
industria aeroespacial para misiles y
cápsulas espaciales por su óptimo
rendimiento por unidad de peso y
baterías cinc-aire
para computadoras portátiles.
 Piezas de fundición inyectada en la
industria de automoción.
 Metalurgia de metales preciosos y
eliminación de la plata del plomo.
 Utilizado en fabricación de pinturas
al óleo, para fabricar el color blanco
de cinc, utilizado para crear
transparencias en la pintura.
 Aleaciones: latón, alpaca cuproníqu
el-cinc, aluzinc, , etc.

30. Cobre
 El cobre ocupa el lugar 25
en abundancia entre los
elementos de la corteza
terrestre.
 Minerales:
 Calcopirita.
 Malaquita.
 Bornita.
 Covellina.
 Cuprita.

31. Cobre
 Propiedades físicas:
 El cobre son su elevada
dureza, el tener puntos
de ebullición y fusión
elevados y ser buenos
conductores de la
electricidad y el calor.
 Su apariencia metálica y
color pardo rojizo.

32. Cobre
 Propiedades químicas:
El cobre es uno de los
elementos de transición de
la tabla periódica, y su
número atómico es 29. Su
masa atómica es 63,546.
 Estado de oxidación
+1,+2.

33. Proceso de obtención

34. Usos y aplicaciones
 Cables electricos,
generadores, motores,
transformadores.
 En los medios de
transportes: radiadores,
frenos, cojinetes.
 Telecomunicación:
Circuitos integrados.
 Construcción: redes de
transporte de agua, etc.

35.  Latón: cobre-zinc.
 Usado en bisutería,
instrumentos, vasijas,
laminas, alambres,
armamento, etc.

36.  Bronce: cobre-estaño:
 Aplicaciones en joyería,
medallas, esculturas,
instrumentos musicales,
campanas, tubos,
conexiones, etc.

37. Níquel
 El níquel es un elemento
bastante abundante,
constituye cerca de 0.008%
de la corteza terrestre y 0.01%
de las rocas ígneas.
 En algunos tipos de
meteoritos hay cantidades
apreciables de níquel, y se
piensa que existen grandes
cantidades en el núcleo
terrestre.

38. Níquel
 Dos minerales importantes
son los sulfuros de hierro y
níquel, pentlandita y
pirrotita (Ni, Fe)xSy; el
mineral garnierita, (Ni,
Mg)SiO3.nH2O, también es
importante en el comercio.
El níquel se presenta en
pequeñas cantidades en
plantas y animales.

39. Níquel
 Propiedades físicas:
 metal duro, blanco plateado, dúctil
y maleable.
 El níquel metálico es fuerte y duro
(3.8 en la escala de Mohs).
 Cuando está finamente dividido, es
de color negro.
 La densidad del níquel es 8.90 veces
la del agua a 20ºC (68ºF); se funde a
1455ºC (2651ºF) y hierve a 2840ºC
(5144ºF); es sólo moderadamente
reactivo.
 Resiste la corrosión alcalina y no se
inflama en trozos grandes, pero los
alambres muy finos pueden
incendiarse.

40. Níquel
 Propiedades químicas:
 Símbolo Ni, número
atómico 28.
 La masa atómica del níquel
presente en la naturaleza
es 58.71.
 Estados de oxidación: +2,
+3.

41. Níquel
 Se obtiene mediante procesos
muy diversos, según la
naturaleza de la mena y los
futuros usos. En algunos casos,
las aleaciones níquel-hierro que
se obtienen como producto
intermedio, se incorporan
directamente a la fabricación de
aceros.
 Cuando se parte de óxidos, el
metal se obtiene a través de
procesos electrolíticos.

42. Aleaciones de níquel
 El Níquel es un elemento
versatil, altamente
resistente a la corrosión y
se puede alear con muchos
metales. Debido a su
resistencia a la corrosión.
 El níquel y las aleaciones
de níquel son metales no
ferrosos útiles en una
variedad de aplicaciones
que incluyen resistencia a
la corrosión y al calor.

43. Usos y aplicaciones del níquel
 Se utiliza en aleaciones
duras, maleables y
resistentes a la corrosión,
en niquelados y plateados,
para monedas,
catalizadores,
instrumental químico y
equipos de laboratorio, en
pilas termoeléctricas,
acumuladores de niquel-
cadmio y sustancias
magnéticas.

44. Usos y aplicaciones del níquel
 El níquel aporta dureza,
tenacidad y ligereza a las
aleaciones, así como
también buenas
características
anticorrosivas y
conducción eléctrica y
térmica.

45. Corrosión
 La corrosión se define como
el deterioro de un material a
consecuencia de un ataque
electroquímico por su
entorno.
 Siempre que la corrosión esté
originada por una reacción
electroquímica (oxidación),
la velocidad a la que tiene
lugar dependerá en alguna
medida de la temperatura, de
la salinidad del fluido en
contacto con el metal y de las
propiedades de los metales en
cuestión.

46.  Otros materiales no
metálicos también
sufren corrosión
mediante otros
mecanismos.
 El proceso de corrosión
es natural y espontáneo.

47. Corrosión química
 La corrosión es una
reacción química
(oxidorreducción) en la
que intervienen tres
factores: la pieza
manufacturada, el
ambiente y el agua, o por
medio de una reacción
electroquímica.

48. Factores:
 Los factores más
conocidos son las
alteraciones químicas de
los metales a causa del
aire, como
la herrumbre del hierro y
el acero o la formación
de pátina verde en
el cobre y sus aleaciones
(bronce, latón).
 Ejemplos:

49. Corrosión química
 En la corrosión química
un material se disuelve
en un medio corrosivo
líquido y este se seguirá
disolviendo hasta que se
consuma totalmente o se
sature el líquido y demás
para todos.

50. Corrosión galvánica:
 Es la más común de todas y
se establece cuando
dos metales distintos entre
si actúan uno de
ellos como ánodo y el otro
como cátodo. Para reducir
este tipo de corrosión se
puede utilizar películas
protectoras de óxidos
también aislando un metal
de otro.

51. Corrosión por picaduras
 Se produce en zonas muy
localizadas de una
superficie metálica y da
como resultado
el desarrollo de
cavidades y agujeros. La
utilización de
inhibidores resulta muy
útil para evitar este tipo
de corrosión.

52. Corrosión por el oxigeno.
 Este tipo de corrosión
ocurre generalmente en
superficies expuestas
al oxígeno
diatómico disuelto en
agua o al aire, se ve
favorecido por altas
temperaturas y presión
elevada ( ejemplo:
calderas de vapor).

53. Métodos de anticorrosión:
 Pinturas:
En general, si queremos obtener una buena protección,
es totalmente necesario ayudar a la pintura con
otros medios.
Todas las pinturas que se utilicen deben tener una gran
resistencia alcalina.

54. Pinturas Epóxicas:
 Las resinas epóxica se
usan tanto en la
construcción de moldes
como de piezas maestras,
laminados, extrusiones y
otras ayudas a la
producción industrial.
 Los resultados son más
baratos, resistentes y
rápidos de producir que
los hechos de madera,
metal, etc.

55. Galvanizado:
 Es el proceso
electroquímico por el
cual se puede cubrir
un metal con otro.
 El electrogalvanizado del
cromo sobre varios
sustratos se efectúa con
el fin de tener resistencia
a la corrosión.

56. Galvanizado
 Aproximadamente el
80% del cromo es
empleado en tratamiento
de metales se emplea en
el cromogalvanizado.
 El galvanizado es
notablemente por su
dureza, resistencia al
desgaste.
 Metales usados: Cromo y
zinc.

57. Cromado
 Es otro método
importante para obtener
de una superficie rica en
cromo sobre el acero.
 El cromo se funde en
horno a
aproximadamente 1100ºC
para producir,

58. Cromado
 Una superficie de acero
inoxidable efectivo cuya
composición media es
aproximadamente de
18% de cromo

59. Los recubrimientos cerámicos
 Son muy usados debido a
que poseen buenas
propiedades térmicas y
mecánicas, y son en
general más resistentes a
la oxidación, corrosión y
desgaste que los metales
o aleaciones metálicas,
en ambientes de alta
temperatura y
atmósferas corrosivas.

60.  Los recubrimientos
cerámicos brindan una
ventaja adicional de
estabilidad química,
estabilidad a altas
temperaturas, y excelentes
propiedades mecánicas.
 A menudo estos sistemas
son diseñados
selectivamente para los
requerimientos del
producto en servicio.

61.  Los recubrimientos se
pueden clasificar en seis
categorías:
 De funcionalidad
química, mecánica,
óptica, eléctrica y los
biomédicos y
decorativos.