Grado 8
  1. Introducción a la Química  1.1. Naturaleza y alcance de la química  1.2. Importancia de la química en la vida diaria  1.3. La química y su relación con otras ciencias  1.4. El papel de la química en la industria, la medicina y el medio ambiente  1.5. Investigación científica y métodos experimentales en química
  2. La materia y sus propiedades  2.1. Definición y clasificación de la materia  2.2. Propiedades físicas y químicas de la materia  2.3. Ley de la conservación de la materia  2.4. Propiedades extensivas e intensivas de la materia  2.5. Teoría cinético-molecular de la materia  2.6. Estados de la materia: sólidos, líquidos, gases, plasmas y condensados de Bose-Einstein  2.7. Los cambios de estado y energía están involucrados  2.8. Difusión y movimiento Browniano
  3. Elementos, Compuestos y Mezclas  3.1. Definición y diferencias entre elementos, compuestos y mezclas  3.2. Estructura Atómica y Número Atómico  3.3. Símbolos y fórmulas químicas  3.4. Tendencias en la Tabla Periódica (Grupos y Periodos)  3.5. Clasificación de Elementos: Metales, No Metales y Metaloides  3.6. Elementos de Tierras Raras y Metales de Transición  3.7. Tipos de mezclas: homogéneas y heterogéneas  3.8. Separación de mezclas utilizando métodos físicos y químicos
  4. Técnicas de Separación  4.1. Filtración, Sedimentación y Decantación  4.2. Evaporación y cristalización  4.3. Destilación y destilación fraccionada  4.4. Cromatografía y sus aplicaciones  4.5. Sublimación en la purificación de compuestos  4.6. El papel de la centrifugación en los procesos bioquímicos
  5. Estructura Atómica  5.1. La teoría atómica de Dalton  5.2. Estructura del átomo: protones, neutrones y electrones  5.3. El modelo atómico de Bohr  5.4. Introducción al Modelo Mecánico Cuántico  5.5. Configuración Electrónica y Niveles de Energía  5.6. Espectros de excitación y emisión  5.7. Isótopos y sus aplicaciones
  6. Tabla Periódica y Tendencias Químicas  6.1. Historia y desarrollo de la tabla periódica  6.2. Ley periódica moderna  6.3. Periodicidad y tendencias en tamaños atómicos y iónicos  6.4. Energía de Ionización, Afinidad Electrónica y Electronegatividad  6.5. Introducción a los lantánidos y actínidos  6.6. Aplicación de tendencias periódicas en química
  7. Enlace Químico y Estructura Molecular  7.1. Tipos de enlaces químicos: enlaces iónicos, covalentes y metálicos  7.3. Moléculas Polares y No Polares  7.4. El enlace de hidrógeno y sus aplicaciones  7.5. Fuerzas intermoleculares: dipolo-dipolo, fuerza de dispersión de London
  8. Reacciones Químicas y Estequiometría  8.1. Ecuaciones Químicas y Balance  8.2. Tipos de Reacciones Químicas: Combinación, Descomposición, Desplazamiento y Redox  8.3. Introducción a la estequiometría y el concepto del mol  8.4. Reactivo limitante en ecuaciones químicas  8.5. Velocidad de reacción, catalizador y factores que afectan la velocidad de reacción
  9. Ácidos, Bases y Sales  9.1. Definición y Propiedades de Ácidos y Bases  9.2. Ácidos y bases fuertes vs. débiles  9.3. Escala de pH y cálculo de pH  9.4. Reacciones de neutralización  9.5. Soluciones amortiguadoras y su importancia  9.6. Aplicaciones de Ácidos, Bases y Sales en la Vida Diaria
  10. Soluciones y Solubilidad  10.1. Definición de Solución, Soluto y Solvente  10.2. Factores que Afectan la Solubilidad  10.3. Unidades de concentración: molaridad y molalidad  10.4. Soluciones saturadas, no saturadas y sobresaturadas  10.5. Concepto de ósmosis y ósmosis inversa  10.6. Propiedades coligativas de las soluciones
  11. Gases y Leyes de los Gases  11.1. Propiedades de los gases  11.2. Introducción a los Gases Ideales y Reales  11.3. Ley de Boyle, Ley de Charles y Ley de Avogadro  11.4. Ecuación de Gas Ideal y Sus Aplicaciones  11.5. Aplicación de las leyes de los gases en la vida real
  12. Termoquímica y transformación de energía  12.1. Energía en las Reacciones Químicas  12.2. Reacciones Exotérmicas vs. Endotérmicas  12.3. Cambios de Calor y Entalpía  12.4. Calorimetría y transferencia de calor en reacciones
  13. Metales y No metales  13.1. Physical and Chemical Properties of Metals and Nonmetals  13.2. Serie de Reactividad de los Metales  13.3. La corrosión y su prevención  13.4. Extracción de metales de los minerales  13.5. Usos de metales y no metales en la vida diaria
  14. Introducción a la Química Orgánica  14.1. Características del carbono y compuestos orgánicos  14.2. Grupos funcionales y su importancia  14.3. Hidrocarburos Simples: Alcanos, Alquenos y Alquinos  14.4. Isomería en compuestos orgánicos  14.5. Introducción a los polímeros y sus usos
  15. Química Ambiental y Sostenibilidad  15.1. Principios de la química verde  15.2. Efectos de la contaminación química en los ecosistemas  15.3. Lluvia ácida y sus efectos  15.4. Agotamiento de la capa de ozono y calentamiento global  15.5. Gestión de Residuos y Reciclaje en Química

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Extracción de metales de los minerales


Los metales son increíblemente importantes para nuestra vida diaria; forman la base de nuestro transporte, construcción, manufactura y muchas otras industrias. Sin embargo, estos metales no se encuentran en forma utilizable; la mayoría de ellos se extraen de minerales que se encuentran en la corteza terrestre. En esta guía completa, exploraremos los procesos de extracción de metales de los minerales, centrándonos en los procesos que los componen y en los principios detrás de estos métodos.

¿Qué son los minerales?

Un mineral es una sustancia o roca que se presenta de forma natural y que contiene un compuesto metálico del cual se puede extraer el metal de manera económica y rentable. Los minerales a menudo contienen sustancias indeseadas, llamadas colectivamente ganga. Para poder usar el metal, los minerales deben procesarse para separar el metal en una forma que podamos usar.

Ejemplo 1: Bauxita es un mineral del cual se extrae aluminio. Consiste principalmente en óxido de aluminio (Al 2 O 3). Otros elementos en la bauxita incluyen óxido de hierro y minerales de arcilla.

Etapas de extracción de metales de los minerales

La extracción de metales de los minerales involucra varias etapas importantes:

  1. Se extrae de la tierra.
  2. Se tritura y muele para liberar el mineral metálico de la ganga circundante.
  3. Proceso de concentración para eliminar materiales no deseados.
  4. Proceso de reducción para extraer metal puro.

Técnicas de minería mental

La minería se realiza utilizando una variedad de métodos, pero dependiendo de la profundidad del mineral, se puede clasificar generalmente en dos tipos:

1. Minería de superficie

La minería de superficie, también conocida como minería a cielo abierto, implica la eliminación de vegetación superficial, suelo y posiblemente capas de roca madre para acceder a los depósitos de mineral enterrados. Este método es rentable para depósitos poco profundos.

Ejemplo 2: El mineral de hierro a menudo se extrae mediante técnicas de minería de superficie debido a su gran cantidad y profundidad relativamente poca.

2. Minería subterránea

La minería subterránea se utiliza para depósitos de minerales más profundos, lo que requiere más mano de obra y también cuesta más debido a la infraestructura necesaria, ventilación y medidas de seguridad.

Ejemplo 3: Los metales preciosos como el oro y el platino a menudo se extraen mediante minería subterránea.

Trituración y molienda

Una vez extraído el mineral, debe someterse a un procesamiento adicional en forma de trituración y molienda para romper la roca que contiene el mineral en piezas más pequeñas y manejables. Esto aumenta el área de superficie del mineral, lo que facilita la extracción del metal en su interior.

Concentración de mineral

La concentración de mineral implica lavar las sustancias no deseadas (ganga) del mineral metálico. A menudo implica una combinación de diferentes procesos físicos:

Procesos físicos

  • Separación por gravedad: utiliza la diferencia de densidad entre el mineral y el desecho.
  • Separación magnética: Utiliza las propiedades magnéticas del metal, si corresponde.
  • Flotación por espuma: Utiliza diferencias en las propiedades de la superficie para separar minerales valiosos de materiales de desecho.
Ejemplo 4: Flotación por espuma en la minería de cobre. El mineral finamente molido se mezcla con agua para formar una suspensión, se sopla aire en la mezcla y los minerales de cobre se adhieren a las burbujas y flotan hacia la superficie.

Reducción: Extracción de metal puro

La reducción es el último paso, donde el compuesto metálico se reduce al metal real. Se utilizan tres técnicas principales:

Reducción química

Implica el uso de agentes reductores como el carbono (en forma de coque), hidrógeno o aluminio para reducir el compuesto metálico a su forma metálica. Un ejemplo clásico de este método es la operación de alto horno.

        Fe 2 O 3 + 3C → 2Fe + 3CO

Aquí, el óxido de hierro(III) se reduce a hierro utilizando carbono como agente reductor.

Reducción electrolítica

En este proceso, se utiliza electricidad para provocar la reducción. Metales como el aluminio y el sodio se extraen utilizando esta técnica, que se divide en dos categorías:

  • Electrólisis de compuestos fundidos: Utilizada en la extracción de metales muy reactivos.
  • Electrólisis de soluciones acuosas: para metales que se pueden depositar en soluciones a base de agua.
        2Al 2 O 3 + 3C → 4Al + 3CO 2

El aluminio se produce a partir del mineral de bauxita y crisólito por reducción electrolítica.

Tostado y horneado

Estos procesos térmicos se utilizan dependiendo de la naturaleza química del mineral metálico:

Tostar

Esto implica calentar el mineral en presencia de oxígeno, cuando sea aplicable, para eliminar impurezas volátiles. Los minerales de sulfuro como el zinc y el plomo a menudo se someten a un proceso llamado tostado.

        2ZnS + 3O 2 → 2ZnO + 2SO 2

Cocinar

La calcinación implica calentar el mineral en ausencia o suministro limitado de oxígeno, lo que ayuda a eliminar la humedad y las sustancias volátiles. En este proceso, los carbonatos a menudo se convierten en óxidos.

        CaCO 3 → CaO + CO 2

Métodos metalúrgicos utilizados para diferentes metales

Se han adoptado métodos específicos para la extracción de cada metal dependiendo de su fuente, propiedades físicas y químicas y rentabilidad.

  • Hierro: Método de alto horno para la extracción del mineral de hierro.
  • Aluminio: Electrólisis del mineral de bauxita.
  • Cobre: Flotación por espuma seguida de tostado y luego electrólisis.

Visualización de la extracción de metal

Para entender estos procesos, imagine una empresa que trabaja en una montaña de mineral. Inicialmente, máquinas y trabajadores eliminan la capa superior del suelo y la vegetación, revelando los depósitos pesados debajo de la superficie. Los grandes camiones transportan estas rocas a una instalación de procesamiento, donde las rocas se trituran en piezas más pequeñas. Luego, el mineral triturado se lava, se filtra y finalmente se somete a calor para obtener el metal puro.

Minería Procesamiento de mineral

Como hemos explicado, la extracción de metales de los minerales es un proceso de múltiples pasos que implica una combinación de medios mecánicos, químicos y, a veces, eléctricos para obtener metales puros. Aunque a menudo es complejo, entender el proceso de extracción es importante para entender cómo las materias primas se transforman en los metales que son fundamentales para la civilización moderna.


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