Magnesio

El magnesio es un elemento químico que se encuentra en el grupo 2 de la tabla periódica, y está situado entre el sodio y el aluminio. Posee un número atómico igual a 12, su masa atómica es de 24,312 unidades y es representado por el símbolo Mg, abreviatura del latín Magnesium.

Este elemento es el 9° elemento más abundante en la corteza terrestre, constituyendo 2% de esta. Compone más de 60 minerales, y también una gran cantidad de sales. Los minerales de magnesio más importantes son la dolomía, la dolomita, la magnesita, la carnalita y la brucita.

El descubrimiento del magnesio es concedido al químico británico Humphry Davy, ya que en el año 1808 logró aislarlo de una mezcla de magnesia (óxido de magnesio) y óxido de mercurio, por medio de la electrólisis. Sin embargo, ya en el año 1755 se empezaba a sospechar la existencia del magnesio; Joseph Black fue el primero en reconocerlo como elemento químico.

Características y propiedades

El magnesio pertenece a la serie química de los metales alcalinotérreos.

Este metal comparte ciertas propiedades químicas con el calcio.

Posee el punto de fusión y de ebullición más bajo de todos los metales alcalinotérreos.

Lingotes de magnesio

A escala planetaria, es uno de los metales más comunes, después del hierro, aluminio, oxígeno y silicio, aportando el 13% de la masa del planeta y una considerable parte del manto terrestre.

En océanos y mares es el tercer elemento más abundante, después del sodio y el cloro.

El magnesio no se encuentra en estado puro en la corteza terrestre, debido a su alta reactividad.

Iónicamente, es un elemento vital en el mecanismo celular de los seres vivos.

Los principales productores globales de magnesio son China, Rusia y Estados Unidos. En China producen magnesio puro mediante un proceso térmico, que consiste en la reducción de óxidos magnésicos mediante silicio. Mientras que en Estados Unidos someten al cloruro de magnesio, presente en el agua marina, a un proceso electrolítico.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es alcanzado a los 650 °C, y su punto de ebullición a los 1090 °C.
  • Posee una densidad estándar igual a 1738 kg/m3.
  • Su estado de agregación ordinario es el sólido.
  • En estado sólido se cristaliza siguiendo un patrón hexagonal compacto.
  • Organolépticamente, es un metal suave con tonalidades blancas y plateadas.
  • Es un metal paramagnético.
  • En la escala de Mohs, tiene una dureza de 2,5.

Propiedades químicas

  • Atómicamente, está compuesto por 12 electrones, 12 protones y 12 neutrones.
  • Sus 12 electrones oscilan en 3 niveles energéticos.
  • Sus estados de oxidación son +1 y +2.
  • Al reaccionar con el oxígeno produce una capa de óxido, que resulta ser impermeable y resistente.
  • En reacciones con agua provoca una abundante liberación de moléculas de hidrógeno. Si el magnesio está pulverizado la reacción se acelera.
  • Se combina con la gran mayoría de los no metales y los ácidos. Reacciona lentamente con bases fuertes y con diversos compuestos orgánicos.
  • Genera reacciones exotérmicas con el ácido clorhídrico, produciendo cloruro metálico e hidrógeno.
  • Es un metal inflamable, especialmente en forma de polvo. Al entrar en combustión produce una llama blanca incandescente, la cual es difícil de extinguir, ya que se alimenta del nitrógeno y del dióxido de carbono atmosféricos.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal liviano.
  • En estado puro, el magnesio policristalino es susceptible a presentar fracturas por cizallamiento.
  • La magnitud de su ductilidad se elevada cuando es aleado con cantidades pequeñas de otros metales, especialmente con el aluminio.

Usos

Cabina de un Boening 787

Una significativa cantidad de magnesio metálico es empleado por la industria de la metalurgia, para producir aleaciones con aluminio y/o zinc, usadas en piezas aeronáuticas, automotrices, mecánicas, en neumáticos, entre otros. Una notable aleación de magnesio es la llamada Elektron 21, muy usada en ingeniería aeroespacial.

El magnesio metálico también es usado como agente reductor en la producción de hierro, acero, uranio y en el proceso Kroll para producir titanio puro. Incluso, es usado para elaborar materiales súper ligeros y resistentes, los cuales tienen una estructura conformada por nanopartículas compuestos de silicio y carbono.

En la industria química, el magnesio es usado en formas de tiras delgadas para purificar solventes, para preparar etanol súper seco y es esencial para la síntesis de reactivos de Grignard.

En la electrónica, el magnesio metálico participa en la fabricación de teléfonos

Suplemento médico con Magnesio

computadores portátiles, tabletas, cámaras, entre otros. Además, es útil para producir baterías.

 

En la medicina, el hidróxido de magnesio es usado como antiácido y laxante. Sales de magnesio, como el cloruro y el sulfato, sirven para tratar problemas digestivos e intestinales.

Gracias a su particular reacción de combustión, el magnesio es usado en flashes fotográficos, fuegos artificiales y bombas incendiarias.

Dónde se encuentra

Países como China, Brasil, Turquía, Rusia y Austrias son países ricos en magnesio y son los primeros en posicionarse entre los mayores productores de la materia prima.

El magnesio es el noveno elemento más abundante en la corteza terrestre y el tercero que está más presente en la composición del agua de mar.

Este se constituye de un ion de magnesio que puede complementarse para mantener el óptimo desarrollo de las células vivas.

Es frecuentemente encontrado en la naturaleza como un elemento libre, pero es válido resaltar que, en muy pocas ocasiones, se muestra en su estado más puro, casi siempre viene acompañado de otros metales.

En los alimentos también es posible encontrar magnesio, específicamente en los siguientes:

· Cereales como la levadura, arroz, avena, trigo, y germen de trigo.

Magnesio en los alimentos

· En el chocolate negro.

· En la clorofila.

· En las legumbres como alubias, lentejas, soya, alubias, habas.

· En los frutos secos como almendras, pistachos, avellanas, nueces, girasoles y sésamo.

Obtención

La obtención de magnesio es muy sencilla, porque al ser un compuesto rico en la tierra, puede encontrarse con ayuda de agujeros y referencias sobre la tala para minerales.

Sin embargo, distinguir el magnesio sí es un tema interesante. Las rocas con el mineral vienen con los depósitos más importantes como la brucita, olivino, magnesita, dolomita y dolomía.

El científico Robert Bunsen marcó la pauta en los mecanismos de obtención de magnesio con la electrólisis del cloruro de magnesio método utilizado por Estados Unidos y otros países.

El procedimiento de la electrólisis consiste en:

 

Dolomita

. Extraer la roca rica en magnesio.

 

· Aplicar una corriente eléctrica a través de dos electrodos conectados en una fuente de alimentación energética.

· Sumergir, en este caso en cloruro de magnesio, la roca para iniciar la disolución.

· Se debe tener en cuenta que los electrodos atraen sus cargas opuestas, por lo que las partículas de magnesio se desplazan a esta dirección.

En palabras generales, el proceso tiene como resultado la oxidación y reducción en las reacciones del mineral ante una descarga eléctrica que funciona como estimulante.

Todos los electrodos conectados en el lado positivo se le llaman ánodos y que el negativo tiene por nombre cátodos.

Quién lo descubrió

Los primeros avistamientos sobre el magnesio surgieron a principios del año 1618, cuando un granjero de nombre Epson dio de beber agua a sus vacas.

Lo curioso del caso es que los animales se negaban, porque el vital líquido era muy amargo, pero el granjero las obligaba porque curaba rápidamente sus heridas y golpes.

Poco a poco, esta sustancia se hizo popular en la localidad por sus bondades curativas.

De hecho, el granjero inició la comercialización del líquido que más tarde se conoció que se trataba de sulfato de magnesio hidratado (MgSO).

Al mismo tiempo, el científico inglés, Joseph Black identificó el magnesio como un elemento químico gracias a sus creaciones y características. Ocurrió en el año 1755.

Sir Humphrey Davy

Sin embargo, fue producido por primera vez en las manos del científico, Sir Humphrey Davy en Inglaterra para el año 1808, cuando utilizó la electrólisis acompañada de una mezcla con magnesio (periclita) y óxido de mercurio.

También, Antonie bussy se aventuró por los descubrimientos en torno al magnesio, pero solo pudo prepararlo de forma coherente para el año 1831.

Con el pasar de los años, el hombre le dio nuevas funcionalidades al magnesio como material refractario para hornos y recubrimientos en productos de hierro, acero y otros metales.

También se encuentra presente en el cristal, cemento y algunos productos de agricultura, industrias químicas y de construcción.

Hierro

El hierro es un elemento metálico que se encuentra en el grupo 8 de la tabla periódica, ubicado entre el manganeso y el cobalto. Posee un número atómico igual a 26, su masa atómica es igual a 55,847 unidades, y es representado por el símbolo químico Fe, abreviatura del latín Ferrum.

Este metal es el 4° elemento químico más abundante en la corteza terrestre, comprendiendo un 5% de su estructura. En la corteza comúnmente es hallado en forma mineral, componiendo minerales tan importantes como la hematites, la magnetita, la pirrita y la limonita, entre otros.

El hierro es un elemento antiguo que fue descubierto por las civilizaciones de la Edad de Bronce asentadas en Oriente Medio entre los siglos XII y X a. C. El posterior perfeccionamiento de las técnicas de uso y manejo del hierro, para la elaboración de herramientas, armas, etc., marca el surgimiento de la Edad de Hierro.

Características y propiedades

El hierro es un elemento que pertenece a la serie química de los metales de transición. Destaca por ser el metal de transición más abundante en la corteza.

Además de hallarse en la corteza terrestre, puede encontrarse en meteoritos y en el núcleo del planeta, representando un 70% de este. Así que a escala planetaria es el elemento más abundante, en lo que respecta a masa.

En la naturaleza, el hierro no se presenta en estado puro, sino que forma sales y minerales al reaccionar con otros elementos, especialmente con el oxígeno.

Es uno de los metales de mayor importancia para la humanidad, tanto por su intervención histórica iniciando lo que se conoce como la Edad de Hierro, como por su indispensable uso actual.

El hierro es uno de los elementos más estables y pesados en el universo.

La producción de hierro está dominada por China, Australia, Brasil, Japón, India y Rusia. De todos ellos, Australia sobresale por poseer las reservas minerales de hierro más ricas.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión se alcanza a los 1535 °C, mientras que su punto de ebullición se obtiene a los 2750 °C.
  • La densidad del hierro es de 7874 kg/m3.
  • Su estado ordinario es el sólido.
  • Comúnmente, posee una estructura cristalina cúbica centra en el cuerpo.
  • Organolépticamente, es un metal mediamente duro con una coloración plateada oscura.
  • Es un metal ferromagnético.
  • Presenta una relativamente baja conductividad eléctrica y térmica.
  • En la escala de Mohs, tiene una dureza igual a 4.

Propiedades químicas

  • A escalas atómicas, generalmente está compuesto por 26 electrones, 26 protones y 30 neutrones.
  • Sus electrones vibran en 4 niveles energéticos.
  • Sus estados de oxidación son: -4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7.
  • Alotrópicamente, posee 4 variedades: hierro alfa (cristal cúbico centrado en el cuerpo), hierro gamma (cristal cúbico centrado en las caras), hierro delta (cristal cúbico centrado en el cuerpo) y hierro épsilon (cristal hexagonal compacto).
  • Al interactuar con el aire forma una capa superficial de óxido. Esto lo hace propenso a la corrosión.
  • Los compuestos ferrosos (+2) se oxidan con facilidad en compuestos férricos (+3).
  • El hierro es un buen agente de reducción, ya que es el metal de transición con mayor reactividad.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal con elevada ductilidad, tenacidad y maleabilidad.
  • Al combinarse con carbono se produce un incremento de su dureza y resistencia tensional.

Usos

Estructura de hierro – Puente

El hierro, como metal de mayor producción mundial, es utilizado principalmente como material constructivo y estructural, puesto que posee una alta resistencia y su producción conlleva unos costos relativamente bajos.

La metalurgia y la siderurgia son los sectores industriales que aprovechan al máximo al hierro para producir fundiciones y aceros estructurales. El acero es una aleación de hierro y carbono, a las que suele agregarse otros metales como el cromo, para mejorar ciertas propiedades, en este caso, su debilidad a la corrosión.

El hierro en estado puro es usado para fabricar potentes electroimanes y láminas metálicas galvanizadas.

Imán

El óxido férrico es utilizado para elaborar tintes rojos, especialmente la tonalidad conocida como rojo veneciano, y también sirve para pulir y para magnetiza cintas y discos.

El cloruro de hierro es un compuesto empleado como disolución alcohólica para colorear telas, además, puede usarse para tratar aguas residuales, para fabricar placas de circuitos impresos y como aditivo alimenticio.

En el campo de la medicina, el sulfato de hierro es usado en el tratamiento de la anemia. Incluso, permite purificar el agua de partículas residuales.

Los catalizadores de hierro participan en el proceso Haber-Bosch y en el Fischer-Tropsch, para producir amoníaco y combustible, respectivamente.

Dónde se encuentra

Las mayores reservas de hierro se encuentran en Australia, seguido de Brasil, Rusia y en China, estas son las entidades para la extracción del mineral en las minas.

Hematita

El hierro representa hasta el 70% de la corteza terrestre, siendo uno de los minerales más abundantes en las masas planetarias detrás del aluminio y el plomo.

Sus usos se fundamentan en los productos de cosmologías para la elaboración de productos de bellezas como labiales y mascarillas para el rostro.

Es válido afirmar que el hierro también se encuentra presente en los organismos de los seres vivientes y los seres humanos.

Obtención

La obtención del hierro es un tanto complicada, pues no se encuentra en estado natural por estar

Hierro en estado Natural – Óxido férrico

recubierto de óxido y otros minerales.

Al momento de extraer la roca del suelo, es necesario pasarla a través un detector de metales, si este emite un sonido de alerta es porque se trata de un metal.

Luego de verificar que se trata de hierro es muy importante someter la roca a estos procedimientos:

· Proceso de flotación: consiste en utilizar detergentes para que el hierro se pegue a estos componentes y flote.

· Proceso de imanes: ubicar imágenes alrededor de la roca para atraer el hierro.

¿Quién lo descubrió?

Los primeros indicios del hierro datan desde el cuarto milenio ante de la existencia de Cristo, especialmente para los sumerios y egipcios.

Espadas de hierro antiguas

Con el paso de las décadas, empezaron a aparecer más artilugios como platos, envases, armas, joyas, espadas y otros artículos.

Mesopotamia, Anatolia y Egipto fueron las primeras ciudades en acoger el hierro como un mineral para elaborar diferente artículos cotidianos.

El hierro se encuentra estrechamente vinculado para los años 1. 600 y 1. 200 a. C con el oriente medio, funcionó como sustituto del bronce.

En los períodos del siglo XII a. C y X a. C se produjo una transición en Oriente Medio donde cambiaron el bronce por el hierro.

La Edad de Hierro fue una época donde este material tomó gran auge, de hecho sus niveles productivos se ubicaron en las 15 toneladas al nivel mundial.

En Grecia, se utilizó el hierro para los años 1. 000 a. C pero no llegó a Europa occidental hasta el siglo VII a. C.

Aunque el hierro fue acogido poco a poco, el cambio era inminente, pues el hierro era más duro y resistente que el bronce y otros metales.

Luego se originó la cultura de La Téne siendo la “segunda Edad de Hierro” para la creación de herramientas, prendas y armas para la cotidianidad.

Con el paso de los años, el hierro se fue incorporando a otras valoraciones como pilares en construcción. De hecho, la Torre Eiffel en París cuenta con un armazón de hierro.

Cobre

El cobre es un elemento metálico que se encuentra en el grupo 11 de la tabla periódica, estando posicionado entre el níquel y el zinc. Su número atómico es el 29, su masa atómica es igual a 63,546 unidades y es identificado con el símbolo químico Cu, proveniente del latín Cuprum.

El cobre es un metal relativamente abundante en la corteza terrestre, representando alrededor de 50 partes por millón de esta. Naturalmente, el cobre se manifiesta tanto en forma mineral como en forma pura. Algunos de los minerales del cobre son la cuprita, la melaconita y la covellina.

El cobre fue uno de los primeros metales descubiertos por el homo sapiens. El descubrimiento generalmente se le atribuye a las civilizaciones antiguas de Oriente Medio, y sucedió a mediados del 9000 a. C., dando inició a 2 épocas prehistóricas de importancia: la Edad del Cobre y la Edad del Bronce.

Características y propiedades

El cobre forma parte de la serie química de los metales de transición.

El cobre resalta por ser el segundo metal con mayor conductividad eléctrica. La plata ocupa el primer lugar.

Es uno de los pocos metales que pueden ser hallados en estado puro en la naturaleza.

Gracias a la conjunción de sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, el cobre es el 3° metal de mayor uso y producción en el mundo, después del hierro y el aluminio.

El cobre es un metal de importancia biológica, puesto que interviene en la fotosíntesis y en la generación de glóbulos rojos, entre otros procesos vitales del cuerpo humano.

Los principales productores globales de cobre mineral son Chile, Perú, China, Estados Unidos y la República Democrática del Congo. En cuanto a las reservas, la mitad de los yacimientos minerales de cobre más abundante se hallan en territorio chileno.

Propiedades físicas

  • El punto de fusión del cobre se desarrolla a la temperatura de 1084,62 °C, y su punto de ebullición es alcanzado a unos 2562 °C.
  • Posee una densidad estándar igual a 8960 kg/m3.
  • Su estado de agregación ordinario es el sólido.
  • Es un metal diamagnético.
  • Es un buen conductor de electricidad y de calor.
  • Presenta una estructura cristalina cúbica centrada en las caras.
  • Organolépticamente, es un metal blando y de color rojizo brillante.
  • En la escala de Mohs, su dureza es igual a 3.

Propiedades químicas

  • Un átomo de cobre está compuesto por 29 electrones, 29 protones y 35 neutrones.
  • Posee 4 niveles energéticos, u orbitales electrónicos.
  • Sus estados de oxidación son: -2, +1, +2, +3, +4.
  • Presenta una reactividad relativamente baja.
  • Al entrar en contacto con el agua no reacciona.
  • Reacciona lentamente con el oxígeno atmosférico, formando una ligera capa de óxido que le protege de la corrosión, este es un proceso conocido como pasivasión.
  • El cobre es especialmente débil a los halógenos cuando existen altos niveles de humedad. En condiciones secas es capaz de resistir el ataque del cloro y del bromo, mientras que el flúor es solo capaz de atacar a temperaturas mayores de 500 °C.
  • Este metal también es susceptible a la influencia de ácidos, sobre todo a los ácidos oxácidos y al ácido cítrico.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal de gran maleabilidad, elasticidad y ductilidad.
  • Tiene una elevada maquinabilidad, por lo que es fácil de trabajar. Razón por la que puede ser laminado, forjado, soldado, templado y recocido.
  • Presenta una relativamente alta resistencia tensional.
  • Las temperaturas bajas amplifican las magnitudes de sus propiedades mecánicas.

Usos

Filamentos de cobre

Debido a elevada conductividad eléctrica, el principal uso del cobre radica en la fabricación de todo tipo de cables eléctricos ya sea para entornos residenciales o industriales. Incluso, el cobre es un componente esencial de los cables telefónicos, de fibra óptica y en sistemas inalámbricos.

El cobre es también usado como cableado interno en dispositivos y equipos electrónicos, como motores, generadores, transformadores, etc. A su vez, es una pieza básica de los circuitos integrales, disipadores de calor, electroimanes, tubos de vacío, tubos de rayos catódicos y en los magnetrones de los microondas electrodomésticos.

En la industria automotriz, el cobre se utiliza para fabricar componentes de vehículos ligeros y pesados. Los radiadores son los componentes que mayormente requieren de cobre, sin embargo, su uso también se distribuye en la producción de cojinetes y frenos.

El cobre también es utilizado en la fabricación de Calderas, para la elaboración industrial de Cerveza

En la metalurgia, el cobre es usado para elaborar aleaciones, fundiciones (ánodos y cátodos), tubos, láminas, alambres, etc. Las aleaciones más conocidas del cobre son el bronce, el latón y la alpaca, las cuales son usadas con fines estructurales y ornamentales en diversas construcciones y mecanismos, ya que son resistentes a la corrosión y de gran esteticidad.

De todos sus compuestos sobresale el sulfato cúprico, que sirve como abono, pesticida, depurador de agua y conservante de la madera.

¿Dónde se encuentra?

El cobre se encuentra en países como Chile, Estados Unidos, China, Perú y República Democrática del Congo.

El cobre es un metal curioso de color rojizo y brillos metálicos. Su estructura es perfecta para la fabricación de cables eléctricos y otros objetos electrónicos.

Es conocido por ser un elemento que permite la libre conductibilidad eléctrica y su maleabilidad, es el tercer metal más consumido en el mundo por esta razón.

 

Obtención

La obtención del cobre proviene de la extracción del mineral a través de las minas, donde se encuentra en bajas concentraciones del 0, 4 y 1%.

Azurita

El proceso de obtención del cobre se fundamenta en diversas etapas:

  • Fusión de la mata: consiste en tomar un mata líquida del 50% al 60% de cobre, este debería ser calentada a 1. 250 grados por unas horas.
  • Conversión de la mata: este es el momento donde se inyecta un poco de oxígeno a la mata y alcanza temperaturas superiores los 1. 200 grados, de este resultado se obtendrá un blíster.
  • Refinado reductor: se elimina el oxígeno del cobre a través de la transferencia de gas propano, quemado junto al oxígeno. Esto permite el 99% de la pureza en el metal.
  • Refinado electrolítico: este paso se utiliza cuando se requiere de una pureza extrema del cobre, este refinado es posible a través de una electrolización a bajos potenciales.

¿Quién lo descubrió?

Nada se sabe sobre el nombre de la persona que descubrió el cobre, pero se conoce que sus primeros avistamientos se produjeron hace unos 10.000 o 12.000 años.

Se implementó ante la necesidad de dejar las herramientas de piedra y se utilizara este material por ser más resistente, dúctil y duro.

Brazalete antiguo de cobre

Los primeros artículos que se evidenciaron hechos de cobre fueron las velas, siendo instrumentos de alta pureza, innovadores para algunas ciudades de Asia y el Mediterráneo.

Pero el cobre no se quedó allí, con el paso de las décadas, tomó otras figuras como herramientas de labrado, instrumentos domésticos y ornamentos para los monarcas de la época.

Los descubrimientos han apuntado que el objeto de cobre más antiguo fue el encontrado fue en el norte de Irak que tiene una data aproximada de 8. 700 A.C.

Ante el descubrimiento, los científicos aseguran que el cobre pudo desarrollarse varios milenios antes de Cristo, como lo pudo ser en el caso de los sumerios y los egipcios.

El cobre ha significado grande avances para las construcciones y cableados.

Su combinación con el estaño ha permitido crear una aleación que permitió la entrada a la edad de bronce con mayor facilidad.

La historia narra que la principal fuente de cobre fue encontrada en Chipre, donde también fueron encontrados algunos yacimientos ya explotados.

El cobre ha protagonizado varios de los escenarios importantes de la historia, tales como los rollos del icónico mar muerto, el sistema de plomería de las pirámides egipcias, pilares para el barco de Cristóbal colón, entre otras cosas.

El cobre para el futuro, seguirá siendo esencial por sus características de conductor eléctrico y por ser partícipe en la conformación de las computadoras y otros equipos.

Calcio

El calcio es un elemento metálico que pertenece al grupo 2 de la tabla periódica, y está ubicado entre el potasio y el escandio. Su número atómico es el 20, su masa atómica es igual a 40,087 unidades y es representado por el símbolo Ca, abreviatura del latín Calx.

El calcio es el 5° elemento más abundante en la corteza terrestre, contribuyendo con el 3,5% del peso total de esta. En la corteza terrestre, el calcio es hallado formando rocas y minerales importantes, como la calcita, la dolomita, la piedra caliza, el mármol y la dolomía.

Este metal fue descubierto en el año 1808 por el químico británico Humphry Davy, quien logró aislar calcio puro de una amalgama de mercurio y cal, mediante la electrólisis. Actualmente, la mejor manera de obtener calcio puro es mediante la electrólisis del cloruro de calcio.

Características y propiedades

El calcio es un elemento que forma parte de la serie química de los metales alcalinotérreos.

Es el tercer metal más abundante en la corteza del planeta, después del aluminio y el hierro.

Calcio puro

Este metal no ha sido encontrado en estado puro en la naturaleza, a pesar de su baja reactividad en comparación con otros metales alcalinotérreos.

Sus propiedades son similares a las del bario, estroncio y el radio, que se encuentran en el mismo grupo químico.

El compuesto de calcio más común en el planeta es el carbonato de calcio, que compone a la piedra caliza, en fósiles y minerales como la fluorita, la anhidrita, entre otros.

Los iones de calcio desempañan un papel relevante en innumerables procesos fisiológicos y bioquímicos de los seres vivos. Es más, es el quinto elemento más abundante en el organismo humano.

Los principales productores de calcio son China, Rusia y Estados Unidos; en segundo plano se encuentran Canadá y Francia. Países como China y Rusia, obtienen el calcio puro de la electrolisis del cloruro de calcio, sin embargo, en Canadá y Estados Unidos lo obtienen mediante la reducción de la caliza con aluminio a elevadas temperaturas.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión se alcanza a los 842 °C, por otra parte, su punto de ebullición se logra a los 1484 °C.
  • La densidad estándar del calcio es igual a 1550 kg/m3.
  • Su estado ordinario es el sólido.
  • En estado sólido desarrolla una geometría cristalina cúbica centrada en las caras.
  • A temperaturas superiores a los 450 °C adopta una geometría hexagonal compacta y anisótropa.
  • Organolépticamente, es un metal blando y de coloración blancuzca plateada.
  • Es un metal paramagnético.
  • Presenta una relativa baja conductividad eléctrica y térmica.
  • Tiene una dureza de 1,75 Mohs.

Propiedades químicas

  • Un átomo de calcio está compuesto por 20 electrones, 20 protones y 20 neutrones.
  • Sus electrones vibran en 4 niveles de energía cuántica.
  • Sus estados de oxidación son +1 y +2.
  • Cuando entra en combustión emite una llama rojiza amarillenta y produce óxido de calcio y nitruro.
  • Al oxidarse genera una ligera capa de óxido y nitruro que lo aísla de nuevas interacciones. Durante esta reacción su coloración se torna amarillenta, sin embargo, en ambientes húmedos puede recuperar su coloración blancuzca grisácea.
  • El calcio puro reacciona explosivamente con el agua para producir hidróxido de calcio y liberar hidrógeno.
  • En estado puro puede ser diluido por amoniaco líquido para formar una solución azul oscura.

Usos

Buena parte del calcio metálico producido globalmente es usado por la industria metalúrgica. El calcio se desempeña como agente reductor en procesos de obtención de cromo, uranio, torio, zirconio, entre otros. Además, sirve como desulfurizador y descarburizador de aleaciones ferrosas y no ferrosas.

El calcio también participa en el proceso de producción de aleaciones de aluminio, berilio, cobre,

Cal viva

plomo y magnesio, debido a que funciona como agente de aleación.

En la industria de la construcción, el calcio es un componente esencial del cemento, el cual es esencial para elaborar hormigón y mortero. Además, el calcio está presente en la cal.

El óxido de calcio, que comúnmente se conoce como cal viva, es un material constructivo muy usado, que también sirve para producir arcos luminosos de gran intensidad y como agente deshidratante industrial.

El hidróxido de calcio, o cal apagada, permite anular ciertas propiedades de la cal viva, posibilita tratar rocas y madera, y es utilizado como detector de dióxido de carbono.

Ciertos productos químicos, como los limpiadores de desagües, requieren de calcio metálico para generar calor e hidróxido de calcio, y así eliminar grasas y ciertas proteínas indeseables. Asimismo, los insecticidas dependen de las sales de calcio, especialmente del arseniato de calcio, para poder funcionar.

En medicina, los compuestos de calcio son utilizados como aditivos, fármacos y complementos alimenticios. Los más usados son el gluconato de calcio, el difosfato de calcio y el fosfato tri-cálcico.

Dónde se encuentra

El calcio es un elemento abundante en nuestro planeta, de hecho muy sencillo encontrarlo en los iones de calcio (Ca2+) o como complementos de otras moléculas.

El calcio se encuentra en estado natural en la Leche de todos los mamíferos

Entre los países que extraen este mineral destaca: Marruecos ($1,07 Miles de millones), Jordania ($494 Millones), Rusia ($406 Millones), el Perú ($305 Millones) y Egipto ($234 Millones).

Se podría decir que el calcio conforma el 5% de la masa planetaria y el 2, 45% del organismo de los seres vivientes.

En el caso de los humanos, tanto los huesos como otros cartílagos cuentan con cantidades de calcio para mantener su dureza.

Entre otras cosas el calcio ayuda en la contracción muscular en conjunto con el potasio y el sodio natural.

Obtención

Caliza

La obtención del mineral se da de diferentes maneras debido a que puede ser encontrado en diversos lugares.

Cuando se hace referencia al elemento como tal, nunca se muestra en su versión más pura sino que viene recubierta con carbonatos o sulfato cálcico.

De hecho, productos como la cal viva, el cemento y la escayola provienen de la mezcla de los materiales naturales antes descritos.

Se conoce que el calcio se aísla de otros elementos a través de la electrólisis con cloruro de calcio (CaCl2, subproducto del proceso Solvay) fundido, quedando de esta manera:

· ánodo: 2Cl → Cl2 (gas) + 2e

· cátodo: Ca2+ + 2 e → Ca

Pero se debe tener en cuenta que el calcio no solo está presente en la corteza terrestre, sino que muchas partes del cuerpo utilizan el mineral.

Algunas personas obtienen cantidades de calcio con la ingesta de algunas comidas como lácteos, sardinas, frutos secos, anchoas, legumbres, verduras verde oscuro y frutas.

Quién lo descubrió

Humphrey Davy

El calcio fue descubierto por el científico Humphrey Davy a través de sus estudios de prueba con la electrólisis de una amalgama de mercurio y cal alrededor en los años 1808.

El investigador mezcló unos gramos de cal húmeda con óxido de mercurio sobre una lámina de platino y ánodo.

Lo curioso fue que la parte de la cal sumergida en el ácido hizo un cátodo y mediante la electrólisis se logró una amalgama destinada, pero que dejó residuos oxidables.

Davy al detectar la anomalía, no se encontraba seguro de haber obtenido calcio puro, pero fue Bunsen en 1854 y Matthiessen en 1856 quienes lograron obtener el mineral como resultado de una electrólisis del cloruro de calcio.

Al mismo tiempo, Heri Moissan sí logró el 99% de pureza del calcio a través de la electrólisis pero con yoduro en los inicios del siglo XX.

Actualmente, la comunidad científica se encuentra desarrollando nuevos hallazgos en torno al calcio para mejorar la elaboración productiva en los procesos industriales.

Aluminio

El aluminio es un elemento metálico que se ubica en el grupo 13 de la tabla periódica, en un posición intermedia entre el magnesio y el silicio. Su número atómico es 13, posee una masa atómica igual a 26,91, y se representa simbólicamente como Al.

El aluminio uno de los metales más comunes que se encuentran en la superficie terrestre, siendo éste el tercero más abundante en la corteza terrestre, donde de hecho, sus distintos compuestos conforman casi el 8% de la litósfera.

A pesar de que el aluminio fue un metal muy usado por distintas civilizaciones antiguas, su descubrimiento científico se remonta a 1825 por el científico Hans Christian Oersted. Este científico danés fue la primera persona capaz de aislar el elemento a su estado puro por medio de la electrólisis.

Propiedades y características

El aluminio es el tercer elemento de mayor abundancia en la corteza del planeta tierra.

A pesar de su abundancia, el aluminio no se consigue en estado puro en la naturaleza. Este metal se obtiene a través de la explotación minera de la bauxita.

Producción industrial de Aluminio

En estado puro, el aluminio presenta una coloración grisácea-plateada.

En condiciones normales, el aluminio se encuentra en estado sólido.

Dada su baja densidad, se trata de un metal ligero.

El aluminio forma parte de los metales no ferrosos.

Una gran cantidad de países en el mundo explota y produce aluminio, siendo China el mayor productor en la actualidad. Otras naciones como Estados Unidos, Rusia, Canadá, India, Noruega, y algunos países africanos.

Propiedades físicas

  • Bajo presiones y temperaturas normales, el aluminio es sólido.
  • Su punto de ebullición es de 2519 °C, mientras que su punto de fusión se sitúa en los 660 °C.
  • El aluminio tiene una densidad de 2698,4 kg/m3
  • Se trata de un metal que refleja de buena manera la radiación electromagnética.
  • Organolépticamente, es de presenta un color grisáceo-plateado, blando, dúctil, de textura metálica e inodoro.
  • Es un metal anti-ferromagnético.
  • Es un metal con excelentes propiedades de conducción térmica y eléctrica.
  • En la escala de Mohs, presenta una dureza igual a 2,5.
  • Su ligereza es equivalente a 1/3 de la de otros metales como el hierro o el cobre.

Propiedades químicas

  • El aluminio presenta excelentes propiedades anticorrosivas.
  • Atómicamente, está formado por 13 protones, 13 electrones y 14 neutrones.
  • Su estado de oxidación más común es +3.
  • Es un metal con una alta resistencia a la corrosión.
  • Cuando el aluminio entra en estado de oxidación, genera alrededor de su estructura una película grisácea oscura de alúmina.
  • El aluminio es un metal que se disuelve en bases y ácidos.
  • Es un metal reactivo al estar en contacto con hidróxido sódico y ácido clorhídrico.
  • El aluminio es un metal inerte, por lo que no presenta ningún grado de toxicidad para los seres vivos.
  • Cuando este metal es calentado en estado puro, reduce los niveles de oxígenos de los óxidos metálicos.

Propiedades mecánicas

  • En estado puro, es un metal dúctil y puede ser forjado.
  • Tiene una alta resistencia a la tensión y la compresión.
  • Su bajo peso lo hace ideal para la construcción de herramientas y piezas mecánicas.

Usos

Papel de Aluminio

El aluminio es uno de los metales más usados por el hombre. Uno de sus principales usos lo hace e campo de la energía eléctrica y la comunicación, donde suele utilizarse para la fabricación de piezas para antenas y satélites. Esto, gracias a sus buenas propiedades conductivas.

En la fabricación de todo tipo de piezas de construcción se usa el aluminio. Desde puertas y ventanas; hasta tuberías y elementos estructurales, suele usarse el aluminio.

La industria de fabricación de electrodomésticos suele utilizar el aluminio para fabricar piezas, cubiertas y todo tipo de componentes para sus productos. De esta manera se aprovecha su excelente resistencia, su poco peso y bajo costo.

La industria automotriz fabrica todo tipo de piezas de aluminio para disminuir el peso total de la carrocería y el vehículo en general.

Dentro de la industria aeronáutica, el aluminio es el metal más usado, siendo la materia prima con la que se construye casi la totalidad del cuerpo de los distintos tipos de aviones comerciales.

Barriles de Aluminio

En forma de polvo, el aluminio se emplea en la fabricación de pinturas, explosivos, aerosoles y catalizadores.

Debido a que se trata un metal muy fácil de reciclar, muchas industrias han empezado a utilizar aluminio reciclado para la fabricación de todo tipo de productos.

Dónde se encuentra

El aluminio es un componente químico que conforma aproximadamente el 8% de la corteza terrestre, se encuentra presente en la vegetación, rocas y en algunos animales.

Corindón azul

Se conoce que es abundante en el hemisferio sur de la luna y en zonas terrestres como Venezuela y Brasil.

Este tipo de metal es extraído únicamente de un mineral denominado bauxita, que tras transformaciones alúminas, por los procesos de refinación, se convierte en aluminio.

 

Obtención

La obtención del aluminio se genera a través de procedimientos industriales conocidos como Bayer y Hall Héroult, mejor conocido como el proceso primario.

Proceso Bayer

Se le denomina proceso Bayer a la trituración de la bauxita cuando es mezclada con cal caliente durante unas horas.

Bauxita

Este proceso se fundamenta en la precipitación, donde se divide el material grueso (arena) del material fino (aluminio).

Se espera unas horas hasta que la mezcla se enfríe y precipite un mineral sólido, una vez culminado el proceso, se lava con abundante agua.

Por último, se debe calcinar a altas temperaturas para obtener la alúmina.

Proceso Hall – Héroult

El proceso Hall Héroult comienza cuando se reduce el catión Al3+ y se transforma en Al°. Este proceso de corriente eléctrica sucede dentro de una celda de reacción o celda electrolítica.

Esquema del proceso Hall – Héroult

Se debe tener en cuenta que todo compuesto iónico en estado sólido no puede conducir electricidad, como tampoco pueden moverse libremente.

Pero estas condiciones cambian una vez que es transformado en estado líquido, aquí sí puede funcionar como un transporte de energía.

Las temperaturas que utilizan en el proceso Hall – Héroult son de fusión alúmina ubicadas en los 1. 500 °C.

Quién lo descubrió

El aluminio fue descubierto hace muchos años cuando los aborígenes se percataron de sus bondades en la tintorería y medicina como una sal doble, mejor conocida como alumbre.

No fue hasta que el científico británico Sir Humphrey Davy, le dio el nombre de “Aluminium”, aproximadamente en el año 1809.

La extracción de aluminio desde la roca, reveló varios descubrimientos, como que de ella podrían encontrar pequeñas cantidades de otros compuestos con la reducción de sodio.

Durante el siglo XIX, la producción de aluminio era sumamente costosa por los elementos que se necesitaban para los procesos de refinación, era conocido por ser un mineral exótico.

De hecho, su valor era tan preciado que superó el precio de la plata y el mismo oro de la época.

Los grandes monarcas no perdieron la oportunidad para tener objetos del preciado metal, uno de ellos fue el emperador Napoleón III con una vajilla que utilizaba para sorprender a sus invitados.

Con el paso del tiempo, los investigadores encontraron diversas formas de extraer el aluminio sin la necesidad de utilizar otros componentes de gran valor.

Esto afectó su precio y, poco a poco, empezó a descender con la creación del dinamo en 1866 o la extracción de aluminio a partir de la bauxita.

Los niveles productivos de la época alcanzaban 2 toneladas, siendo muy pequeñas en relación a las actuales. Para el año 1990 se ubicó la producción en 6.700 toneladas y en 1939 llegó, para sorpresa de todos, a 700.000 toneladas.

Con las nuevas formas de explotación encontraron que el aluminio es un material perfecto para para algunas zonas y objetos de construcción, tales como marquillas, pilares o bordes de edificios.

También destaca en algunos instrumentos de oficina como sillas, mesas, jarrones, escritorios, mesas de negocios revestidas con materiales lujosos hasta bolígrafos.

En la actualidad, son muchos los fines que se le pueden encontrar al aluminio en los artículos de la vida cotidiana, todo esto sujeto a lo accesible que es comprarlo.

Bismuto

El bismuto es un elemento químico que se encuentra en el grupo 15 de la tabla periódica, en una posición intermedia entre el plomo y el polonio. Posee como número atómico al 83, su masa atómica es de 208,9804 unidades, y es representado por el símbolo químico Bi.

El bismuto es el 73° elemento más abundante en la corteza terrestre, comprendiendo aproximadamente el 0,00002% de la corteza, por lo que es muy escaso, de forma semejante a la plata. En la naturaleza puede hallarse en su estado metálico puro como en formación mineral.

El descubrimiento técnico-científico del bismuto se atribuye al químico Claude Geoffroy, ya que en el año 1753 demostró la distinción entre el estaño, el bismuto y el plomo. Desde tiempos antiguos el bismuto era confundido con el estaño y el plomo debido a ciertas propiedades similares. No obstante, desde el 1546 los químicos se esforzaron en demostrar sus diferencias.

Propiedades y características

El bismuto pertenece a la serie química de los metales del bloque p, o también conocidos como los metales de post-transición.

Este metal es casi tan denso como el plomo, ya que tiene el 86% de su densidad. Aunque, el bismuto sólido es capaz de flotar sobre el bismuto líquido.

Bismuto puro

Anteriormente, el bismuto era conocido como el elemento estable con mayor masa atómica y número atómico, sin embargo, en el año 2003 se descubrió que es un elemento débilmente radioactivo.

Químicamente, el bismuto guarda ciertas similitudes con el plomo, el estaño y el zinc.

Cuando el bismuto se oxida su coloración típica se torna rosada.

Los principales minerales del bismuto son la bismutinita y el bismite, ya que son las fuentes del bismuto metálico comercial.

En la industria el bismuto es considerado como uno de los metales de menor toxicidad.

La producción global del bismuto es liderada por Canadá, Perú, Japón, México y Bolivia. Generalmente, el metal puro es obtenido mediante técnicas de refinación de minerales de plomo, cobre, estaño y oro.

Propiedades físicas

  • El punto de fusión del bismuto se logra a los 271 °C, mientras que su punto de ebullición se alcanza a una temperatura de 1564 °C.
  • Este metal posee una densidad igual a 9780 kg/m3.
  • Su estado de agregación ordinario es el sólido.
  • La estructura cristalina que desarrolla en estado sólido se basa en una geometría romboédrica.
  • Organolépticamente, es un metal blando y lustroso con una tonalidad blancuzca plateada.
  • En la escala de Mohs tiene una dureza de 2,25.
  • Es un metal diamagnético.
  • Tiene baja conductividad eléctrica y térmica.

Propiedades químicas

  • A escalas microscópicas, el átomo de bismuto está compuesto por 83 electrones, 83 protones y 126 neutrones.
  • Sus electrones oscilan aleatoriamente en 6 niveles de energía.
  • Sus estados de oxidación son: -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5. Mayormente, se manifiesta como trivalente en sus compuestos.
  • La oxidación de este metal sucede con ciertas dificultades. A temperatura ambiente es inerte al interactuar con el aire seco o húmedo.
  • Es resistente a los ataques de ácidos como el ácido clorhídrico, solo si no hay oxígeno en la reacción. Resulta levemente afectado por el ácido sulfúrico, en cualquier condición.
  • Cuando sufre oxidaciones a temperaturas mayores a su punto de fusión genera una capa de óxido. En estas condiciones es un metal inflamable.
  • Presenta una elevada reactividad al interactuar con halógenos, azufre, selenio y telurio.

Propiedades mecánicas

  • Su ductilidad y maleabilidad es singularmente baja.
  • Durante procesos de solidificación sufre expansiones.

Usos

La industria de los farmacéuticos efectúa el mayor uso de la producción de bismuto metálico para tratar afecciones gastrointestinales. Los fármacos que resultan del uso del bismuto son los antidiarreicos y los químicos para tratar infecciones bacterianas y oculares, sífilis, flatulencias, etc.

Cosméticos

El bismuto también es utilizado por el sector industrial para generar pigmentos que funcionen como productos cosméticos, entre los que destacan las pinturas para sombras de ojos, spray para cabello y el esmalte de uñas.

En la metalurgia, el bismuto es útil para elaborar aleaciones de bajo punto de fusión que son empleadas como detectores de incendio y en aparatos de supresión de sistemas de seguridad. Además, el bismuto es un sustituto ideal del tóxico plomo, ya que tiene densidades cercanas, en la fabricación de proyectiles balísticos, balastros, entre otros.

Detector de incendios

Gracias a que el bismuto posee una gran densidad y peso atómico es valioso como recubrimiento de escudos de látex, los cuales son utilizados como protección de radiación X en pruebas de análisis médico, como las tomografías.

El bismuto es usado en sistemas de termopar en los vehículos que transportan U-235 y U-233; combustibles para reactores nucleares.

Dónde se encuentra

 

Tetramidita

China es el mayor productor de bismuto del mundo, con exactamente 7,200 toneladas métricas. Esto es ocho veces más que los otros principales países productores juntos, que son México 825Tm, Rusia 40Tm, Canadá 35Tm y Bolivia 10Tm.

 

A pesar de ello, se dice que los principales y más extensos depósitos de bismuto se encuentran en Sudamérica.

Obtención

El bismuto es de los pocos elementos que pueden encontrarse en la naturaleza en estado puro, aunque es más recurrente su obtención como subproducto de otros minerales.

Por ejemplo, en China, la mayor cantidad de bismuto es obtenida como subproducto del tungsteno y en menor medida como subproducto del plomo y el oro.

En el resto de los países, resulta de la extracción de plomo, plata y zinc principalmente, excepto en Bolivia donde se encuentra la única mina primaria de bismuto en el mundo.

Quién lo descubrió

Un dato curioso es que el bismuto ya se conocía en la antigüedad, incluso, fue uno de los primeros diez metales descubiertos, por ello, este hecho no es atribuido a ningún personaje en específico.

Asimismo, es conocido que los mineros, durante la edad de la alquimia, bautizaron al bismuto como tectum argenti o plata haciéndose y, en un principio, se confundía con el estaño y el plomo.

Claude François Geoffroy

Lo que sí se reconoce es que el químico francés Claude François Geoffroy fue quien, en el año 1753, demostró que el bismuto era un elemento diferente del estaño, el zinc y el plomo.

En cuanto a su apariencia, el bismuto presenta un color plateado con una tintura rojiza y, al congelarse, éste se expande de forma ligera.

Esta última condición lo posiciona como un metal muy apto para fundiciones, así como posee también la característica de ser una sustancia que se magnetiza difícilmente.

Además, es mal conductor de electricidad y calor. Todas estas propiedades lo convierten en un candidato ideal para ser usado en el área de cosmética y medicina.

Otras áreas en las que se emplea el bismuto son en soldaduras especiales, sistemas de apagado automático para calentadores de agua, así como en sellos de seguridad en cilindros de gas comprimido.

En la tabla periódica encontramos al bismuto en el grupo 15 del sistema, representado con el símbolo Bi y su número atómico es el 83.

Posee una densidad de 9800kg/m³, un punto de fusión de 271°C y un punto de ebullición de 1560°C

Asimismo, el bismuto se encuentra entre los elementos no radioactivos, y cuenta con el número y masa atómica (208,98) más altos.

Cerio

El Cerio es un metal químico de número atómico 58. Es un elemento que forma parte del grupo los lantánidos, ubicándose entre el Lantano y el Praseodimio. Tiene una masa atómica de 140,1 y se representa simbólicamente como Ce en la tabla periódica.

El cerio es el metal más común de todos los lantánidos, y a pesar de tener múltiples usos dentro de la industria y la fabricación, tiene un costo relativamente bajo. Sus usos principales se concentran en procesos catalíticos y en aditivos para diversos combustibles.

Fue descubierto en 1803 por Wilhelm von Hisinger, sin embargo, el mismo año y de forma paralela, los científicos Jons Jacob Berzelius y Martin Heinrich Klaproth también lograron identificarlo y documentarlo como un nuevo elemento.

Características y propiedades

No suele encontrarse en estado puro de forma natural.

Se trata de un elemento que se oxida rápidamente al estar en contacto con el aire.

El Cerio presenta una coloración blanca-plateada brillante.

El Cerio es un metal abundante en el planeta, existiendo en la corteza terrestre en proporciones similares al cobre.

Es un elemento sumamente inflamable.

Suele encontrarse en la naturaleza junto a otros minerales, principalmente, en bastnasita y monacita.

Entre todas las tierras raras, el cerio es el más común, y los principales países productores de este elemento son China, India, Estados Unidos, Vietnam, Rusia, Australia, Malasia y Brasil.

No es un metal tóxico, sin embargo, estar expuesto a polvo de cerio por largos periodos de tiempo puede ocasionar enfermedades pulmonares y metabólicas.

Se estima que la vida media de este elemento es de 5×1016 años, tiempo en el que se mantiene estable.

Propiedades físicas

  • Su punto de ebullición se encuentra a los 3426 °C, y su punto de fusión a los 798 °C.
  • Organolépticamente, el talio es un metal de color blanco-grisáceo brillante, blando, inodoro y textura metálica.
  • Debido a su composición blanda y maleabilidad, es un metal que puede confundirse con el plomo o el estaño.
  • En estado puro, bajo temperaturas y presiones normales, el talio se encuentra en estado sólido.
  • El Cerio es un metal con propiedades electromagnéticas.
  • La densidad del cerio es de 6689 kg/m3.
  • Tiene un índice de dureza en la escala de Mohs de 2,5.
  • Es un excelente conductor térmico y eléctrico

Propiedades químicas

  • El cerio es pirofórico, por lo que se trata de un elemento altamente inflamable.
  • Atómicamente, posee 58 protones, 58 electrones y 83 neutrones.
  • Es un metal susceptible al contacto con ácidos diluidos.
  • Reacciona al entrar en contacto con el agua.
  • Al estar expuesto al aire, el cerio se oxida rápidamente y adquiere una tonalidad rojiza.
  • De todos los metales de su tipo, el cerio es el más reactivo.

Propiedades mecánicas

  • El cerio no posee propiedades mecánicas destacables.

Usos

Plataforma marítima para la extracción de petroleo

El principal uso del cerio se basa en etapas de catalización en la industria petrolera, específicamente durante el proceso de craking.

 

En forma de óxido de cerio, muchas industrias aprovechan sus propiedades abrasivas para pulir cristales, lentes y algunos tipos de reflectores.

En la fabricación de imanes, el cerio se usa como un elemento de aleación.

Fuegos artificiales

Dadas sus propiedades inflamables, el cerio se usa para fabricar componentes de encendedores.

 

En el campo de la medicina, algunos medicamentos poseen compuestos de cerio para tratar algunas enfermedades y síntomas.

Además, para el tratamiento de quemaduras se utiliza el cerio tratado junto a otras sustancias curativas.

La industria pirotécnica también utiliza el Cerio para la fabricación de fuegos artificiales.

Dónde se encuentra

En la actualidad, no se ha presentado ningún tipo de informe oficial sobre las reservas de Cerio ni la concentración de mineral que presenta.

Sin embargo, forma parte de las denominadas “tierras raras” junto con el escandio, gadolinio, samario, lutecio, disprosio, neodimio, erbio, itrio, praseodimio, tulio, entre otros.

Bastnasita

Estas suelen ser de gran relevancia por su uso en la fabricación de vehículos y otros productos de alta tecnología.

Entre los países que abarcan ese tipo de tierra, se conoce que China abarca el 30%, mientras que otros como Australia y Estados Unidos cesó su explotación para prevenir contaminación ambiental.

Otras naciones como Brasil y la India no suelen explotar este tipo de yacimientos, a pesar de poseer territorios de gran importancia.

Además, vale mencionar a Rusia, Vietnam y Malasia como otros países con reservas de tierras raras.

Obtención

Este elemento es el más abundante entre los que conforman las tierras raras, representando el 0,0046% del peso de la corteza terrestre, aunque se encuentra entremezclado junto a otros minerales.

Si lográramos comparar cantidades, descubriríamos que el Cerio suele ser tan abundante como el cobre.

Podemos ubicarla en los yacimientos junto a minerales como la cerita, la monacita y la bastnasita.

Asimismo, puede obtenerse a través de fusiones y reacciones químicas con torio, uranio, calcio y plutonio.

En la actualidad y a través de los años de investigación, se ha descubierto el múltiple uso de este elemento para instrumentos o productos industriales, así como objetos que el ser humano utiliza en su día a día.

Algunos de sus usos son: óxido de cerio en polvo para pulir vidrios, componente de la piedra de los encendedores, lámparas fluorescentes, catalizador del cracking petrolero, alineador de imanes, tratamiento de quemaduras, catalizador de motores de combustión interna, entre otros.

Quién lo descubrió

Martin Heinrich Klaproth

Martin Heinrich Klaproth y Jöns Jacb Berzelius son los científicos a quienes se les acredita el descubrimiento en el año 1803.

El país fue Alemania, específicamente, donde encontraron el mineral en forma de un óxido llamado ceria. Consecutivamente a esto, decidieron aislarlo en una mina de hierro en 1875.

Un siglo antes de descubrirse el elemento, era denominado como

Jöns Jacb Berzelius

Piedra Pesada de Bastnäs, debido a su dureza y densidad.

Su nombre proviene del planeta enano llamado Ceres encontrado en el Sistema Solar, años antes del descubrimiento del mineral.

A su vez, ambos llevan el nombre en honor a la diosa romana de la agricultura, Ceres.

Cobalto

El cobalto es un elemento metálico que se sitúa en el grupo 9 de la tabla periódica, ubicándose entre el hierro y el níquel. El número atómico de este elemento es igual a 27, su masa atómica es de 58,9332 unidades y es representado por el símbolo químico Co.

Este metal es uno de los elementos menos abundantes de la corteza terrestre, contribuyendo apenas con el 0,0029% de la capa geológica. En la naturaleza el cobalto existe en forma mineral, siendo parte fundamental de la mena cobaltita.

El cobalto fue descubierto por el químico George Brandt en 1735, quien determinó que este metal causaba el color azulado en los vidrios. Bautizó a su descubrimiento como cobalto, que deriva del vocablo germánico kobold (gnomo).

Características y propiedades

El cobalto pertenece a la serie química de los metales de transición.

Es un metal que químicamente es similar y afín al hierro y al níquel.

Mayormente, el cobalto se encuentra combinado con el níquel constituyendo aleaciones naturales en meteoritos de hierro.

El cobalto puede componer minerales con diversos elementos, como el hierro, níquel, cobre, plata, manganeso y zinc, entre otros. Los minerales terrestre más conocidos del cobalto son la cobaltita, esmaltita y al eritrina.

Es uno de los pocos elementos químicos con solo un isótopo estable (Co-59) en el universo. El cobalto tiene 22 radioisótopos.

El cobalto es un elemento vital en procesos metabólicos del organismo de humanos, animales y vegetales.

Este elemento metálico sobresale por su elevada resistencia al desgaste y dureza.

Los principales productores del cobalto mundial son la Republica Democrática del Congo, Rusia, Australia, Canadá, Cuba y las Filipinas, entre otros países. De todos ellos, la Republica Democrática del Congo posee alrededor del 40% de las reservas globales de cobalto, contribuyendo con el 60% de la producción del metal.

Al ser comparado en términos económicos entre el hierro y el níquel, el cobalto resulta ser el metal menos rentable y más costoso, debido a su escasez relativa.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión se manifiesta a la temperatura de 1495 °C. Por otro lado, su punto de ebullición se alcanza a los 2927 °C.
  • En condiciones ambientales, la densidad del cobalto es de 8900 kg/m3.
  • Su estado ordinario es el sólido.
  • Su estructura cristalina más común sigue una geometría hexagonal.
  • A temperatura ambiente es un metal ferromagnético.
  • Organolépticamente, es un metal relativamente duro con una coloración blanco azulada.
  • Posee una dureza igual a 4 Mohs.
  • A los 1115 °C pierde su propiedad ferromagnética.
  • Presenta buena conductividad eléctrica y térmica.

Propiedades químicas

  • Atómicamente, está compuesto por 27 electrones, 27 protones y 32 neutrones.
  • La nube cobáltica de electrones oscila en 4 niveles de energía.
  • Posee 8 estados de oxidación: -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
  • Alotrópicamente, presenta 2 variedades. La más común que desarrolla una estructura cristalina hexagonal, y la forma más rara tiene geometría cristalina cúbica centrada en el cuerpo.
  • El cobalto y sus compuestos tiene elevada toxicidad. Además, el cobalto puro en polvo es inflamable.
  • Este elemento es un metal de reducción débil, razón por la cual forma una fina capa de óxido superficial durante un proceso llamado pasivación.
  • Este metal presenta una reactividad nula al interactuar con agua y aire, en condiciones ambientales.
  • Es susceptible a los ataques de halógenos y sulfuros.
  • El cobalto es un metal resistente a la corrosión.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal resistente a esfuerzos de tracción y a las tensiones.
  • Posee buena ductilidad y maleabilidad.

Usos

La mayor parte de la producción del cobalto es dirigida al sector metalúrgico, para la fabricación de diversas súper-aleaciones, capaces de un rendimiento superlativo y elevada resistencia a influencias ambientales y condiciones extremas. Estas aleaciones son usadas para elaborar turbinas, aceros rápidos e inoxidables, carburos cementados e instrumentos de diamante, etc.

Turbina Jet

Aleaciones de cobalto-níquel y otro metal, como el Alnico, Fernico, Cunico, Cunife, entre otras son utilizadas para fabricar potentes imanes y cintas magnéticas. Otras aleaciones del cobalto son usadas para fabricar implantes ortopédicos. Una aleación especial es aquella compuesta por cobalto-cromo-molibdeno, que es empleada para crear prótesis de cinturas y rodillas.

En el entorno de la electrónica, el óxido de cobalto y litio es utilizado en los cátodos de baterías de iones de litio.

Porcelana china con detalles en azul cobalto

En la industria química, el cobalto es valioso como catalizar de reacciones para obtener combustibles líquidos, polímeros y para refinar al petróleo.

Desde tiempos antiguos el cobalto ha sido usado para producir pigmentos de gran atractivo para elaborar pinturas, recubrimientos esmalticos, barnices y tintas.

El Co-60 es usado para esterilizar alimentos, en terapias de radiación gamma y en el control de calidad de metales mediante radiografía industrial.

Dónde se encuentra

La reserva más grande de cobalto se encuentra en la provincia de Katanga, alojado en la República Democrática del Congo, dicha extensión comprende el 40% de la cuota mundial.

Sin embargo, la situación política de la localidad ha sido un obstáculo para que los procesos de explotación sigan adelante, pero de ser así, se tendría acceso a casi 25 millones de toneladas del mineral.

Obtención

La obtención de cobalto puede ser procesado a través de dos métodos con la inclusión de otros minerales como el cobre y el níquel.

Azurita

Pero se debe tener en cuenta que los procedimientos químicos de separación deben contar con medidas exactas de los componentes involucrados.

Uno de los métodos de obtención del cobalto puro, se basa en la flotación, el cual consiste en calentar una mena de sulfato con cobalto, mientras que el hierro y el cobre se oxidan.

Una vez culminado el proceso de tostado, se produce una lixiviado de los componentes y se produce poco a poco la separación.

Otro de los métodos es la transformación de óxido de cobalto. Consiste en la reacción aluminotermia o reducción del carbono en un horno previamente calentado.

Quién lo descubrió

Los primeros avistamientos del cobalto se produjeron en las esculturas egipcias y las joyas que recubrían a los faraones, vidrios y esmaltes de las edificaciones.

George Brandt

Los investigadores apuntan que el cobalto se encontraba presente en la civilización desde el tercer milenio por los descubrimientos en las ruinas de Pompeya, destruidas alrededor del año 79 a. C.

En China, la dinastía Tang y la dinastía Ming contenían artículos realizados con cobalto que podrían haber sido construidos entre los años 618 d. C y 1368.

El cobalto también estuvo presente durante la Edad de Bronce. En una excavación sobre el naufragio de Uluburum encontraron un cristal azul hecho a base del mineral en el siglo XIV.

De hecho, el vidrio más antiguo que han hallado los arqueólogos, ha sido el cristal azul perteneciente a la civilización egipcia en el siglo XVII.

Los descubrimientos del elemento como una unidad química se dieron en 1730, cuando el químico sueco George Brandt encontró el cobalto en una roca natural con otros metales.

Brandt aseguró que el vidrio de color azul se atribuía al bismuto, también fue el primer metal encontrado desde la pre – historia.

Los científicos se refirieron al cobalto como un elemento químico altamente toxico con capacidad de contaminar y degradar algunos elementos de la tabla periódica.

Litio

El litio es un elemento metálico que se encuentra en el grupo 1 de la tabla periódica, y destaca por ser el primer metal alcalino. Su número atómico igual a 3, su masa atómica es aproximadamente de 6,9417 unidades y su símbolo químico es Li, una abreviatura del latín Lithium.

El litio es el 25° elemento más abundante en la corteza terrestre, representando 65 partes por millón de la estructura geológica. Además, en la naturaleza terrestre mayormente forma parte de minerales como las rocas ígneas; especialmente en el granito.

El descubrimiento del litio se debe al científico Johann Arfvedson, quien en el año 1817 lo detectó entre la espodumena y lepidolita, minerales del granito. Sin embargo, fue aislado por primera vez en 1821 gracias a los experimentos electrolíticos de William Brande con óxido de litio.

Características y propiedades

El litio es el metal menos denso del universo, con una densidad equivalente a la mitad de la del agua.

A pesar de ser un metal alcalino, sus propiedades se asemejan más a las de un metal alcalinotérreo.

Es un elemento con una gran reactividad, lo explica por qué que no puede encontrarse en estado puro en la naturaleza. No obstante, es el metal alcalino con menor reactividad.

Este elemento posee los puntos de fusión y ebullición más altos entre los metales alcalinos.

El litio en estado puro es inflamable y corrosivo, por lo que su uso y manipulación implica un riesgo significativo.

Los mayores productores de litio se encuentran en el sur del continente americano, constituyendo lo que se conoce como el triángulo del litio, el cual está compuesto por Argentina, Bolivia y Chile, y concentra aproximadamente el 85% del litio terrestre.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión se alcanza a los 181 °C, mientras que a los 1342 °C alcanza su punto de ebullición.
  • A 20 °C y a una atmosfera de presión, tiene una densidad de 535 kg/m3.
  • En condiciones ambientales, su estado de agregación es el sólido.
  • Es un metal no magnético (paramagnético).
  • Es un buen conductor eléctrico y térmico.
  • En estado sólido su estructura cristalina sigue una geometría cubica centrada en el cuerpo.
  • Organolépticamente, es un metal blando con una tonalidad blanca plateada o grisácea.
  • Posee una dureza de 0,6 en la escala de Mohs.

Propiedades químicas

  • A escalas atómicas, está compuesto por 3 electrones repartidos en 2 niveles de energía y un núcleo de 3 protones y 4 neutrones.
  • Es un metal univalente.
  • Posee únicamente un estado de oxidación: +1.
  • Es capaz de reaccionar tanto con compuestos orgánicos como inorgánicos.
  • Reacciona explosivamente con el agua para producir hidrogeno gaseoso e hidróxido de litio.
  • Al reaccionar con oxígeno produce monóxido y peróxido.
  • Es el único metal alcalino capaz de reaccionar con el nitrógeno, en condiciones ambientales, para producir nitruro.
  • El litio puro es altamente soluble en aminas alifáticas de cadena corta, pero su solubilidad desciende drásticamente al interactuar con hidrocarburos.
  • Al entrar en combustión desarrolla una llama carmesí, que se torna brillante y blanca si la combustión es violenta.

Usos

Bateria de Litio

El principal uso del litio en la era moderna es la producción de baterías eléctricas y electrodos, debido a que es un metal con un alto potencial electroquímico y elevado calor especifico. Las bacterias de iones de litio son las más producidas y conocidas, las cuales resaltan por ser recargables y por su notable capacidad energética.

Otro proceso industrial que saca bastante provecho de las propiedades del litio es la producción de cerámicas y vidrios, en donde el óxido de litio es usado para procesar arena de sílice, ya que reduce su punto de fusión y viscosidad. Los vidrios con trazas de litio poseen un bajo coeficiente de expansión térmica, y son utilizados en telescopios y lentes comunes.

En la medicina psiquiátrica, las sales de litio son empleadas como estabilizantes del humor en los tratamientos de la manía, depresión y bipolaridad, entre otras enfermedades psicológicas. El carbonato de litio y el citrato de litio son las sales más usadas en este campo.

Aceite para lubricantes industriales

El cloruro de litio es el material producido mayor higroscopicidad, seguido por el bromuro de litio, por lo que es usado como secante en sistemas de refrigeración, ventilación y secado industrial.

Otro de los usos más comunes del litio es la lubricación. En este caso, el hidróxido de litio es calentado con grasas para generar una sopa aceitosa, la cual sirve como aceite de lubricación.

El hidróxido de litio y el peróxido de litio son utilizados para renovar la atmosfera interna de naves espaciales y submarinos.

El litio-6 y el litio-7 (isotopos más comunes del litio) son de gran interés en la generación de energía nuclear, ya que permiten producir tritio, absorber neutrones de reacciones de fusión y controlar la temperatura de un reactor.

¿Dónde se encuentra?

Más del 85% del litio puede ser encontrado en países como Argentina, Chile, Perú y Bolivia, quienes disponen de las mejores reservas del mineral, en el planeta.

Petalita

Los mayores lugares de extracción son el Salar de Uyunu en Bolivia, el Salar de Atacama en Chile (responsable del 5% de las reservas) o el Salar de Hombre Muerto en Argentina.

Existen otros yacimientos pero a menor escala situados en Manaure (Colombia) y en Afganistán, pero en este último aún desconocen la magnitud de las reservas por falta de evaluaciones de mercado.

Un estudio afirmó que una fuente rica en litio podría ser el resultado de estallidos o confirmación de supernovas gigantes.

Obtención

Mina de Litio – Chile

Los procesos de obtención del litio se dan a través de las actividades mineras en yacimientos subterráneos en los países productores.

Mientras que los procesos de separación de otros componentes son a través de la electrólisis con cloruro de litio fundido (LiCI).

Entre los principales minerales extraídos con litio en su versión natural son la lepidolita, petalita, ambligonita y espodumena.

 

¿Quién lo descubrió?

El descubrimiento del litio estuvo en manos del científico minero Johann Arfvedson en 1817, cuando encontró la versión natural del litio denominada petalita, LiAl (Si2O5)2 en Suecia.

Johann Arfvedson

Lo que llamó la atención del investigador fue el brillo rojizo de la piedra, lo que emprendió una investigación que llevó más de 3 años.

En 1818, C. G, Gmelin fue el primero en descubrir las reacciones de las sales de litio ante sustancias químicas y otros ácidos.

Ambos científicos intentaron poder aislar el elemento, pero ninguno tuvo éxito.

No fue hasta que los químicos William Thomas Brande y sir Humphrey Davy sometieron al litio a la electrólisis con óxido de litio y lograron provocar el aislamiento en cuestión de minutos.

Esto fue un hallazgo que fue acogido rápidamente por la empresa alemana Metallegesellschaft AG cuando empezó a explotar el mineral con este método de obtención.

Luego, surgió el “Triángulo de litio” conformado por el Salar de Uyuni (Bolivia), El salar de Atacama (Chile) y el salar del Hombre Muerto (Argentina) donde se producía el 50% y el 85% del mineral para las exportaciones internacionales.

Los salares de Sudamérica siguen siendo los principales exportadores de litio en el mundo, ya que los alojado en Europa no superan las toneladas de producción de estos primeros.

Actualmente, es utilizado para varios objetos de fabricación de casas y objetos de índole doméstica.

Níquel

El níquel es un elemento químico ubicado en el grupo 10 de la tabla periódica, en una posición intermedia entre el cobalto y el cobre. Posee un número atómico igual a 28, su masa atómica es igual a 58,71 unidades y es representado por el símbolo químico Ni.

El níquel es uno de los metales menos abundantes en la corteza terrestre, comprendiendo el 0,008% de esta. Las mayores fuentes de níquel metálico son los meteoritos. En estado natural, el níquel constituye minerales como la niquelina, la pirrotina, la millerita y la pentlandita.

El descubrimiento del níquel fue realizado por el químico sueco Axel Cronstedt, quien el año 1751 lo obtuvo al tratar de extraer cobre de la niquelina. Este bautizó al nuevo metal como níquel, que es la abreviatura del alemán Kupfernickel; nombre utilizado por los antiguos mineros alemanas para denotar al folclórico “cobre del diablo”.

Características y propiedades

El níquel es un elemento químico que es catalogado como metal de transición.

A pesar de ser un metal poco abundante en la superficie y corteza terrestre, el níquel es el segundo elemento más abundante en el núcleo del planeta y, junto con el hierro, genera a la magnetosfera.

Químicamente, presenta ciertas semejanzas y afinidades con el hierro.

Níquel puro

Es uno de los metales más pesados, con una densidad del mismo orden de magnitud que el hierro, osmio e iridio.

Es un metal de transición moderadamente reactivo.

Posee buena resistencia a la corrosión y es generalmente inflamable.

El níquel es un elemento vital para la nutrición de algunos microorganismos y plantas.

Los mayores productores de níquel mineral son Indonesia, Filipinas, Francia (Nueva Caledonia), Rusia, Australia, Canadá, China y Brasil. De todos ellos, más de la mitad de la reservas de níquel están concentradas en Indonesia, Brasil y Australia.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es de 1455 °C.
  • Su punto de ebullición se alcanza a los 2457 °C.
  • Presenta una densidad de 8908 kg/m3, a una temperatura de 20 °C y a una atmosfera de presión.
  • Su estado de agregación ordinario es el sólido.
  • La estructura cristalina de su estado sólido se basa en una geometría cubica centrada en las caras.
  • Es un metal ferromagnético.
  • Posee buena conductividad, tanto eléctrica como térmica.
  • Organolépticamente, es un metal medianamente duro con una coloración blanca-plateada con tonos débiles de amarillo.
  • Tiene una dureza de 5 en la escala de Mohs.
  • A temperaturas superiores a 355 °C el níquel pierde su ferromagnetismo.

Propiedades químicas

  • Atómicamente, está compuesto por 28 electrones distribuidos en 8 niveles energéticos. Su núcleo contiene 28 protones y 31 neutrones.
  • Generalmente su estado de oxidación es +2, sin embargo, se ha observado que puede presentar estados 0,+1, +3 y +4.
  • En condiciones ambientales, el níquel reacciona lentamente con el oxígeno.
  • En ambientes agresivos y dinámicos tiende a presentar una baja reactividad, lo que incrementa su resistencia a la corrosión.
  • Es un elemento capaz de producir sustancias simples como las sales y productos complejos o de coordinación.
  • Compuestos como los sulfatos y vapores de níquel pueden generar cáncer.
  • El tetra-carbonilo de níquel es volátil y altamente tóxico a temperatura ambiente.
  • En disoluciones acidas se disuelve lentamente liberando hidrógeno.
  • El níquel es parte importante de la mayoría de las hidrogenasas, especialmente de aquellas encargadas de oxidar al hidrogeno.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal dúctil y maleable.
  • Puede ser pulido, laminado y forjado para producir materiales aleados con gran tenacidad y resistencia a la corrosión.

Usos

Más de tres quintas partes de la producción mundial de níquel se concentran en la elaboración de acero inoxidable del tipo austenítico y aleaciones.

Monedas de Níquel

Las aleaciones de níquel que más destacan son el alnico, usado en súper-imanes; el mu-metal, empleado para controlar campos magnéticos; el monel, usado en motores de submarinos y en la industria química; y el nitinol-55, utilizado en la robótica.

En algunos países, especialmente en Canadá, Suiza, Estados y en Reino Unido, el níquel es empleado para acuñar monedas.

El níquel también participa en la electrónica, constituyendo baterías recargables, electrodos, capsulas de micrófonos y en cuerdas de guitarras eléctricas.

En el ámbito científico-industrial, el níquel es usado para elaborar crisoles y como catalizador de la hidrogenación de aceites vegetales.

El níquel también es empleado para embellecer y fortalecer vidrios, cerámicas, piezas mecánicas de relojes y joyerías variadas, debido a las atractivas coloraciones de sus compuestos.

Dónde se encuentra

Las principales naciones al frente de la producción de níquel son Indonesia, Filipinas, Nueva Caledonia, Rusia, Australia, Canadá y China.

Mina de Níquel – Nueva Caledonia

Dentro de la lista también están incluidas algunas localidades como Brasil y Guatemala. Sin embargo, en Sudamérica el principal yacimiento de níquel lo tiene Cuba.

Ahora, según los datos suministrados, entre Australia y Brasil comprende el 57% de las reservas mundiales de níquel al nivel mundial en el 2018.

Obtención

Se debe destacar que el níquel nunca se presenta puro en su estado natural, por lo que es normal encontrarlo a través de los componentes kamacita, tainita, garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina.

Garnierita

Los procesos de obtención de níquel se dan a través de actividades mineras mediante yacimientos subterráneos donde se extraerá la roca en su estado natural.

Luego, el cubo de tierra y minerales, es sometido a procesos de electrólisis con sulfuro de níquel destinado a su división elemental para la separación de componentes.

Quién lo descubrió

Según los historiadores, el origen del níquel remonta desde el siglo IV a. C. De hecho, podría decirse que el hallazgo fue al mismo tiempo que el del cobre.

Su origen no dispone de un nombre como tal, pero los primeros avistamientos fueron en Siria, alrededor de los años 190 a. C en los reinados de Euthydemus II, Agathocles y Pantaleon.

Moneda de Euthydemus II

El níquel fue utilizado para la elaboración de monedas de color blanco con similitudes a la plata, estaban conformadas con solo el 20% de níquel y el 80% de otros minerales.

En algunos manuscritos chinos, aparecen indicios sobre la presencia del “cobre blanco” para las zonas de Oriente en los años 1. 700 y 1. 400 a. C.

Los hallazgos no fueron confirmados pero hay fuertes expectativas de que los pobladores pudieron equivocarse y confundir el níquel con la plata.

La extracción del níquel puro, proveniente de la niquelina para la elaboración del vidrio, estuvo en las manos de Axel Frederik Cronstedt en 1715.

Luego, comenzó el boom con el vidrio producido con el níquel que era mucho más dulce y resistente que el elaborado con otros materiales.

Actualmente, muchas dependencias federales continúan utilizando las monedas de níquel un instrumento de cambio para la sustitución de la plata o el cobre.

También existen esculturas, cuadros, juegos de tenedores, vajillas y jarrones elaborados con níquel.

La primera moneda realizada con níquel fue la de 20 centavos en Suiza para los años 1881.