Los metales son minerales o sustancias que se forman naturalmente debajo de la superficie de la Tierra. Los metales son inorgánicos, lo que significa que se formaron a partir de sustancias no vivas. Los metales son compuestos naturales de la corteza terrestre que se encuentran en forma de minerales metálicos y están asociados entre sí y con muchos otros elementos. También se encuentran de forma natural en rocas lavadas por aguas superficiales y subterráneas, así como en el polvo atmosférico.
El metal es muy fuerte y duradero, por lo que se usa para hacer una variedad de artículos. Estos se utilizan en la fabricación de automóviles, satélites, utensilios de cocina y otros artículos. La mayoría de los metales son duros, pero algunos no lo son. El sodio y el potasio son metales que se pueden cortar con un cuchillo, mientras que el mercurio es un metal líquido a temperatura ambiente. El hierro es un elemento sólido en la naturaleza.
¿Qué es un mineral?
El mineral es un depósito de uno o más minerales valiosos en la corteza terrestre. Los metales esenciales para la industria y el comercio, como el cobre, el oro y el hierro, se encuentran en los yacimientos de minerales más valiosos.
Los minerales se clasifican según cómo se forman. Algunos minerales se forman como resultado del enfriamiento y cristalización de minerales dentro de magmas, lavas o intrusiones ígneas. Estos se conocen como minerales magmáticos o volcánicos. Los minerales de níquel, cobre y hierro se forman típicamente a partir de depósitos magmáticos o volcánicos.
Además de la actividad volcánica, los minerales alcalinos de carbonato se forman mediante procesos ígneos. El grupo alcalino de carbonato incluye minerales de elementos de tierras raras, así como algunos diamantes. Si los minerales pueden formarse como resultado de procesos ígneos, también pueden formarse como resultado de procesos metamórficos o sedimentarios. El plomo, el zinc y la plata se encuentran con frecuencia en minerales metamórficos, al igual que algunos rusts de hierro. Formaciones de hierro en bandas, así como minerales que contienen oro, platino, zinc, estaño e incluso diamantes, formados en ambientes sedimentarios.
Los procesos hidrotermales pueden resultar en la formación de minerales. Estos procesos involucran la exposición de rocas y minerales a agua extremadamente caliente, lo que ocurre más comúnmente cerca de respiraderos hidrotermales oceánicos o fuentes termales. Los procesos hidrotermales produjeron la mayoría de los minerales de oro y uranio del mundo.
Conversión de mineral concentrado en metal
El aislamiento de metales a partir de minerales concentrados implica refinar los metales desde los compuestos en los que se encuentran hasta su estado original. El mineral concentrado se convierte primero en un rust y luego se logra la extracción del metal reduciendo el rust a metal con un agente reductor adecuado.
Los minerales se concentran en sus formas originales de rust, carbonato, sulfuro o haluro. Es preferible convertir los compuestos metálicos en rusts para obtener metales puros a partir de estos productos químicos.
Los rusts metálicos se reducen fácilmente y se puede obtener metal puro. Se utilizan dos procesos para convertir los minerales concentrados en rusts metálicos. Estos procesos son la calcinación (calentar con aire insuficiente) y tostar el mineral (calentar una cantidad inadecuada de aire).
Calcinación
La calcinación es el proceso de convertir el mineral en rust calentándolo rápidamente. Este método se usa con frecuencia para convertir carbonatos e hidrrusts en sus rusts correspondientes.
En ausencia de aire, los minerales carbonatados se calientan. En ausencia de aire y calor, el CO 3 se convierte en CO 2 y O. El metal retiene el O como metal – rust. Cualquier contenido de agua en el mineral también se elimina por calentamiento. El calentamiento también elimina cualquier impureza volátil o gases que puedan quedar atrapados en el mineral. A continuación se ilustra el proceso de conversión de calamina o carbonato de zinc en ZnO mediante calcinación.
[Cu(H 2 O) 6 ] +2 + 4NH 3 ⇢ [Cu(H 2 O) 2 (NH 3 ) 4 ] +2 (ión complejo)
La calcinación se refiere a los productos de la calcinación, independientemente de los compuestos reales que se sometan al tratamiento térmico.
Asado
El tostado es un proceso metalúrgico en el que el mineral se convierte en rust calentándolo por debajo de su punto de fusión en presencia de exceso de aire.
Mientras que la calcinación se usa principalmente para la oxidación de carbonatos, el tostado es un método para convertir minerales de sulfuro. Los minerales de sulfuro se tuestan o calientan en grandes cantidades de aire. El sulfuro se convierte en dirust de azufre. Cuando el metal reacciona con el oxígeno del aire, forma un rust de metal. La eliminación de impurezas gaseosas y otras volátiles se logra mediante calentamiento. El siguiente ejemplo muestra cómo el tostado convierte el mineral de blenda de zinc (sulfuro de zinc) en ZnO.
2ZnS + 3O 2 ⇢ 2ZnO + 2SO 2
Las impurezas no metálicas y de humedad se liberan como gas volátil durante el tostado. El proceso de tostado incluye reacciones térmicas sólido-gas tales como reducción, oxidación, cloración, sulfatación y pirohidrólisis. El tostado con sulfuros es una fuente importante de contaminación del aire, y la principal desventaja de este proceso es que emite una gran cantidad de compuestos metálicos, tóxicos y ácidos que dañan el medio ambiente. Otros minerales, como los minerales de rusts metálicos y los minerales de cloruros metálicos, no se ven afectados por los procesos de calcinación y tostado. El tratamiento térmico elimina las impurezas y el agua de estos minerales.
Diferencia entre calcinación y tostado
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Calcinación |
Asado |
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La calcinación es un proceso en el que se suministra una cantidad limitada de aire o el mineral se calienta en ausencia de aire. |
El tostado es el proceso de calentar el mineral a temperaturas inferiores a su punto de fusión en presencia de oxígeno o aire. |
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La descomposición térmica de los minerales carbonatados está involucrada en la calcinación. |
El tostado se utiliza principalmente para minerales de sulfuro. |
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Durante la calcinación, se extrae la humedad del mineral. |
El tostado no implica la deshidratación del mineral. |
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Durante la calcinación, se produce dirust de carbono. |
Durante el tueste se libera una gran cantidad de compuestos tóxicos, ácidos y metálicos. |
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El CO 3 se convierte en CO 2 y O |
Aquí, el sulfuro se convierte en dirust de azufre. |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué sucede si tocas calcio metálico?
Responder:
El calcio reaccionará con el agua o la humedad que provoca calor. El calcio metálico puede causar irritación corrosiva grave cuando entra en contacto con la humedad de los ojos, el cuerpo o las vías respiratorias.
Pregunta 2: ¿Cuál es el metal más blando?
Responder:
Se cree que el cesio es el metal más blando y que el plomo es uno de los metales más blandos. El mercurio es un líquido a temperatura ambiente (fundido). A la temperatura corporal, el galio es líquido y, a temperatura ambiente, es sólido (si es blando).
Pregunta 3: ¿Cómo reaccionan los no metales con el agua?
Responder:
Los no metales no reaccionan con el agua, pero suelen ser muy reactivos en el aire, por lo que algunos de ellos se almacenan en el agua. El fósforo, por ejemplo, es un no metal altamente reactivo que se incendia cuando se expone al aire, por lo que se almacena en agua para evitar el contacto con el oxígeno atmosférico.
Pregunta 4: ¿Por qué ocurre la calcinación en ausencia de oxígeno?
Responder:
Para los minerales de carbonato, se utiliza la calcinación. Los minerales se calientan intensamente en ausencia de oxígeno durante el proceso de calcinación (aire). Esto se hace para convertir carbonatos metálicos en dirust de carbono y rusts metálicos. Si estos minerales se calientan en presencia de oxígeno o aire, no se produce ninguna reacción y todo el proceso se vuelve ineficaz.
Pregunta 5: ¿Qué es la reducción de rust a metal?
Solución:
La reducción de rust de metal implica la eliminación de oxígeno para refinar el metal a su estado libre. Esto se logra con la ayuda de agentes reductores como el carbono (C) y el monrust de carbono (CO). Se aplica calor al rust metálico obtenido del mineral.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por Prateek Sharma 7 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA