Metal
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En química, un metal ( griego : Metallon) es un elemento que pierde fácilmente electrones para formar positivos iones (cationes) y tiene enlaces metálicos entre los átomos metálicos. Forma Metales enlaces iónicos con los no metales. A veces se describen como una enrejado de iones positivos rodeados por una nube de deslocalizados electrones . Los metales son uno de los tres grupos de elementos que se distingue por sus propiedades de ionización y de unión, junto con el metaloides y no metales. En el tabla periódica, una línea diagonal trazada desde el boro (B) para el polonio (Po) separa los metales de los no metales. La mayoría de los elementos de esta línea son metaloides, a veces llamados semi-metales; elementos a la parte inferior izquierda son metales; elementos en la parte superior derecha son los no metales.
Una definición alternativa de los metales es que tienen solapamiento bandas de conducción y bandas de valencia en su estructura electrónica. Esta definición abre la categoría de polímeros metálicos y otros metales orgánicos, que han sido realizadas por investigadores y empleados en dispositivos de alta tecnología. Estos materiales sintéticos suelen tener la reflectividad de color gris plateado característico (brillo) de metales elementales.
La definición tradicional se centra en las propiedades macroscópicas de los metales. Tienden a ser brillante, dúctil, maleable, y buena conductores de la electricidad, mientras que los no metales son generalmente frágiles (si sólida ), carecen de brillo, y son aisladores.
Propiedades químicas
La mayoría de los metales son químicamente reactivo, reaccionando con el oxígeno del aire para formar óxidos de más de cambio de escalas de tiempo (por ejemplo, hierro oxida más de año y potasio quemaduras en segundos). Los metales alcalinos reaccionan más rápido seguidos por los metales de tierras alcalinas , que se encuentran en los dos grupos de más a la izquierda de la tabla periódica . Ejemplos:
- 4Na + O 2 → 2Na 2 O (óxido de sodio)
- 2Ca + O 2 → 2CaO (óxido de calcio)
- 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 (óxido de aluminio)
Los metales de transición toman mucho más tiempo para oxidar (tales como hierro , cobre , zinc , níquel ). Otros, como el paladio , platino y oro , no reaccionan con la atmósfera en absoluto. Algunos metales forman una capa de barrera de óxido en su superficie que no puede ser penetrado por otras moléculas de oxígeno y por lo tanto conservan su aspecto brillante y una buena conductividad durante muchas décadas (como aluminio , algunos aceros y titanio ). La óxidos de metales son básico (como opuestos a los de los no metales, que son ácida ), aunque esto puede ser considerado como una regla general, en lugar de un hecho.
Pintura , anodizado o metales que platean son buenas maneras de prevenir su corrosión . Sin embargo, un metal más reactivo en el serie electroquímica debe ser elegido para el recubrimiento, especialmente cuando el astillado del revestimiento que se espera. El agua y los dos metales forman una celda electroquímica, y si el recubrimiento es menos reactivo que el coatee, el recubrimiento realmente promueve la corrosión.
Propiedades físicas
Tradicionalmente, los metales tienen ciertas propiedades físicas características: son generalmente brillante (tienen metálico lustre), tienen una alta densidad , son dúctil y maleable, tener un alto punto de fusión , son duras, son por lo general un sólido a temperatura ambiente y llevar a cabo la electricidad , calor y sonido así. Si bien hay varios metales que son de baja densidad, suave, y tienen puntos de fusión bajos, estos (los alcalinos y alcalinotérreos metales) son extremadamente reactivos, y se encuentran raramente en su forma elemental, metálico.
La conductividad eléctrica y térmica de los metales se originan en el hecho de que en la enlace metálico los electrones exteriores de los metales átomos de formar un gas de electrones casi libres, moviéndose como un gas de electrones en un fondo de carga positiva formada por la núcleos de iones. Buenas predicciones matemáticos para la conductividad eléctrica, así como la contribución de los electrones a la capacidad calorífica y conductividad térmica de los metales pueden calcularse a partir de la modelo de electrones libres, que no tiene en la estructura detallada de la red iónica en cuenta.
Al considerar la estructura de bandas exacta y la energía de enlace de un metal, es necesario tener en cuenta el potencial positivo causado por la disposición específica de los núcleos de iones - que es periódica en cristales . La consecuencia más importante del potencial periódico es la formación de una pequeña brecha de banda en el límite de la zona de Brillouin. Matemáticamente, el potencial de los núcleos de iones se trata de la modelo de electrones casi libres.
Aleaciones
Una aleación es una mezcla de dos o más elementos en solución sólida en la que el componente principal es un metal. La mayoría de los metales puros son demasiado blando, frágil o reactivo químicamente para su uso práctico. La combinación de diferentes proporciones de los metales como aleaciones modificar las propiedades de los metales puros para producir características deseables. El objetivo de fabricación de aleaciones es generalmente para que sean menos frágiles, más duro, resistente a la corrosión, o tener un color y brillo más deseable. Ejemplos de aleaciones son de acero ( hierro y carbón ), latón ( cobre y zinc ), bronce ( cobre y estaño ), y duraluminio ( aluminio y cobre ). Aleaciones diseñados especialmente para aplicaciones altamente exigentes, tales como los motores a reacción , pueden contener más de diez elementos.
Categorías
Metal base
En química , el término "metal común 'se usa informalmente para referirse a un metal que oxida o corroe de forma relativamente fácil, y reacciona de forma variable con diluida de ácido clorhídrico (HCl) para formar hidrógeno . Los ejemplos incluyen hierro , níquel , plomo y zinc . Copper se considera un metal base como se oxida con relativa facilidad, a pesar de que no reacciona con el HCl. Se utiliza comúnmente en oposición a noble metal.
En alquimia , un metal de base era un metal común y barato, en comparación con metales preciosos, principalmente oro y plata . Uno de los objetivos de largo plazo de los alquimistas era la transmutación de los metales básicos en metales preciosos.
En la numismática , monedas usadas para derivar su valor principalmente de la contenido de metales preciosos. La mayoría de las monedas modernas son moneda fiduciaria, permitiendo que las monedas para ser de metal base.
Metal ferroso
El término "férreo" se deriva de la palabra latina que significa "que contiene hierro". Esto puede incluir hierro puro, como hierro forjado, o una aleación tal como acero . Metales ferrosos son a menudo magnética , pero no exclusivamente.
Metal noble
Los metales nobles son los metales que son resistentes a la corrosión o oxidación, a diferencia de la mayoría metales básicos. Tienden a ser los metales preciosos, a menudo debido a la rareza percibido. Los ejemplos incluyen el tántalo , el oro , el platino , y rodio .
Metal precioso
Un metal precioso es un metal raro elemento químico de alta valor económico.
Químicamente, los metales preciosos son menos reactiva que la mayoría de los elementos, tienen alta brillo y alta conductividad eléctrica. Históricamente, los metales preciosos eran importantes como moneda , pero ahora son considerados principalmente como inversión e industrial materias primas. El oro , la plata , el platino y el paladio cada uno tiene una ISO 4217 código de moneda. Los metales preciosos más conocidos son el oro y la plata. Si bien ambos tienen usos industriales, que son más conocidos por sus usos en el arte , joyas y monedas . Otros metales preciosos incluyen la metales del grupo del platino: rutenio , rodio , paladio , osmio , iridio y platino , de los cuales el platino es el más comercializado. El plutonio y el uranio también podría considerarse metales preciosos.
La demanda de metales preciosos está impulsada no sólo por su utilidad práctica, sino también por su papel de inversiones y un depósito de valor. Palladium era, a partir del verano de 2006, por valor de un poco menos de la mitad del precio del oro y platino alrededor de dos veces la de oro. La plata es sustancialmente menos costoso que estos metales, pero a menudo se considera tradicionalmente un metal precioso por su papel en la acuñación de monedas y joyas.
Extracción
Los metales son a menudo extraídas de la tierra por medio de la minería, lo que resulta en los minerales que son relativamente ricas fuentes de los elementos necesarios. El mineral se encuentra por prospección técnicas, seguido de la exploración y el examen de los depósitos. Fuentes minerales se dividen generalmente en minas de superficie, que se extraen de la excavación con equipo pesado y minas del subsuelo .
Una vez que el mineral se extrae, los metales deben ser extraída, por lo general por la reducción química o electrolítica. Pirometalurgia utiliza altas temperaturas para convertir el mineral en metales en bruto, mientras que hidrometalurgia emplea la química acuosa para el mismo propósito. Los métodos usados dependen del metal y sus contaminantes.
Metalurgia
La metalurgia es un dominio de la ciencia de los materiales que estudia el comportamiento físico y químico de elementos metálicos, sus compuestos intermetálicos, y sus mezclas, que se llaman aleaciones.
Aplicaciones
Algunos metales y aleaciones metálicas poseen alta resistencia estructural por unidad de masa, lo que los materiales útiles para el transporte de cargas grandes o resistencia a daños por impacto. Aleaciones de metales pueden ser diseñados para tener una alta resistencia a la cizalla, el par y la deformación. Sin embargo, el mismo metal también puede ser vulnerable a daños por fatiga a través del uso repetido, o por insuficiencia estrés repentino cuando se supera una capacidad de carga. La fuerza y la resistencia de los metales ha llevado a su uso frecuente en edificio de gran altura y la construcción de puentes, así como la mayoría de los vehículos, muchos aparatos, herramientas, tubos, los signos no iluminados y vías del ferrocarril.
Los metales son buenos conductores, por lo que valioso en aparatos eléctricos y para la realización de una corriente eléctrica sobre una distancia con poca pérdida de energía. Redes eléctricas dependen de cables metálicos para distribuir electricidad. Sistemas eléctricos de Interior, en su mayor parte, están conectados con cable de cobre por sus buenas propiedades conductoras.
La conductividad térmica del metal es útil para recipientes a los materiales de calor sobre una llama. El metal también se utiliza para disipadores de calor para proteger equipos sensibles del sobrecalentamiento.
La alta reflectividad de algunos metales es importante en la construcción de espejos, incluyendo instrumentos astronómicos de precisión. Esta última propiedad también puede hacer joyas metálicas estéticamente atractiva.
Algunos metales tienen usos especializados; Metales radiactivos como el uranio y el plutonio se utilizan en centrales nucleares para producir energía a través de la fisión nuclear . El mercurio es un líquido a temperatura ambiente y se usa en interruptores para completar un circuito cuando fluye a través de los contactos del interruptor. Aleación con memoria de forma se utiliza para aplicaciones tales como tuberías, sujetadores y vascular stents. Sin embargo, son muy buenos en la conducción de electricidad y calor.
Comercio
La Banco Mundial informa que China fue el principal importador de minerales y metales en 2005, seguido por los EE.UU. y Japón.
Astronomía
En el uso especializado de la astronomía y la astrofísica , el término "metal" se utiliza a menudo para referirse a cualquier elemento distinto de hidrógeno o helio , incluyendo sustancias como químicamente no metálicos como el neón , flúor y oxígeno . Casi todo el hidrógeno y el helio en el Universo fue creado en Nucleosíntesis del Big Bang, mientras que todos los "metales" fueron producidos por nucleosíntesis en estrellas o supernovas. El Sol y la Vía Láctea se componen de más o menos 70% de hidrógeno, 30% de helio y 2% "metales" en masa.
