Grado 9
  1. La materia y su naturaleza  1.1. Introducción a la materia  1.2. Propiedades físicas y químicas de la materia  1.3. Estados de la materia  1.3.1. Estado sólido  1.3.2. Estado líquido  1.3.3. Estado gaseoso  1.3.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  1.4. Cambios en los estados de la materia  1.4.1. Fusión y congelación  1.4.2. Evaporación y Condensación  1.4.3. Sublimación y deposición  1.5. Clasificación de la materia  1.6. Elementos, Compuestos y Mezclas  1.7. Sustancias puras e impurezas  1.8. Técnicas de Separación  1.8.1. Filtración  1.8.2. Destilación  1.8.3. Cristalización  1.8.4. Cromatografía  1.8.5. Centrifugación  1.8.6. Sublimación  1.8.7. Decantación y sedimentación
  2. Estructura Atómica  2.1. Descubrimiento de los átomos  2.2. Teoría atómica de Dalton  2.3. Estructura del átomo  2.4. Partículas subatómicas  2.5. Número atómico y número de masa  2.6. Isótopos e Isóbaros  2.7. Configuración electrónica  2.8. Modelo atómico de Bohr  2.9. Modelo Atómico Moderno (Modelo Mecánico Cuántico - Introducción)  2.10. Valencia y enlace químico
  3. Reacciones y ecuaciones químicas  3.1. Introducción a las Reacciones Químicas  3.2. Formulación de ecuaciones químicas  3.3. Balanceo de Ecuaciones Químicas  3.4. Tipos de Reacciones Químicas  3.4.1. Reacciones de Combinación  3.4.2. Reacciones de descomposición  3.4.3. Reacciones de desplazamiento  3.4.4. Reacciones de doble desplazamiento  3.4.5. Reacciones redox  3.4.6. Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas  3.5. Efectos de las reacciones químicas  3.6. Cambios de Energía en Reacciones Químicas  3.7. Catalizadores y su papel en las reacciones
  4. Tabla periódica y periodicidad  4.1. Historia de la Clasificación Periódica  4.2. La tabla periódica de Mendeleev  4.3. Modern Periodic Table  4.4. Períodos y grupos en la tabla periódica y periodicidad  4.5. Tendencias en la Tabla Periódica  4.5.1. Tamaño atómico  4.5.2. Energía de Ionización  4.5.3. Electron affinity  4.5.4. Electronegatividad  4.5.5. Propiedades Metálicas y No Metálicas  4.6. Gases nobles y sus propiedades
  5. Enlace químico  5.1. Introducción a los Enlaces Químicos  5.2. Tipos de enlaces químicos  5.2.1. Enlace iónico  5.2.2. Enlace covalente  5.2.3. Enlace metálico  5.2.4. Enlace de hidrógeno  5.2.5. Fuerza de Van der Waals  5.3. Propiedades de los compuestos iónicos y covalentes  5.4. Estructura y geometría molecular (Teoría VSEPR - Conceptos básicos)
  6. Ácidos, Bases y Sales  6.1. Introducción a Ácidos y Bases  6.2. Propiedades de los Ácidos  6.3. Propiedades de las bases  6.4. Escala de pH y su importancia  6.5. Indicadores y sus usos  6.6. Reacciones de neutralización  6.7. Fuerza de Ácidos y Bases (Fuertes vs. Débiles)  6.8. Preparación de sales  6.9. Uses of acids, bases and salts in daily life
  7. Metales y No Metales  7.1. Propiedades Físicas de los Metales  7.2. Propiedades físicas de los no metales  7.3. Propiedades químicas de los metales  7.4. Propiedades Químicas de los No Metales  7.5. Serie de Reactividad de Metales  7.6. Extracción de metales  7.7. Corrosión y su prevención  7.8. usos de metales y no metales
  8. El carbono y sus compuestos  8.1. Introducción al Carbono  8.2. Alótropos de carbono (diamante, grafito, fullereno)  8.3. Hidrocarburos  8.3.1. Hidrocarburos  8.3.2. Alqueno  8.3.3. Alquinos  8.4. Grupos funcionales en química orgánica  8.5. Isomería en compuestos orgánicos  8.6. Alcoholes y Ácidos Carboxílicos  8.7. Jabones y detergentes  8.8. Polímeros (Introducción a los Polímeros Naturales y Sintéticos)
  9. Soluciones y Mezclas  9.1. Tipos de mezclas  9.2. Mezclas Homogéneas y Heterogéneas  9.3. Concentración de soluciones  9.4. Solubilidad y factores que afectan la solubilidad  9.5. Suspensiones y Coloides  9.6. Soluciones saturadas, no saturadas y sobresaturadas
  10. Aire y atmósfera  10.1. Composición del aire  10.2. El papel de los gases en la atmósfera  10.4. Lluvia ácida y sus efectos  10.5. Efecto invernadero y calentamiento global  10.6. Ozone layer and its depletion  10.7. Medidas de control de la contaminación del aire
  11. Agua y su importancia  11.1. Composición y propiedades del agua  11.2. Dureza del agua (dureza temporal y permanente)  11.3. Causas de la contaminación del agua  11.4. Efectos de la Contaminación del Agua  11.5. Métodos de purificación de agua (filtración, ebullición, cloración)
  12. Química Industrial  12.1. Introducción a la Química Industrial  12.2. Productos químicos industriales importantes (ácido sulfúrico, amoníaco, hidróxido de sodio)  12.3. Procesos químicos en la industria  12.4. Usos de la Química Industrial en la Vida Diaria  12.5. Impacto ambiental de los procesos químicos industriales

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Extracción de metales


Los metales tienen varias aplicaciones en nuestra vida diaria debido a sus propiedades excepcionales como la conductividad, ductilidad y resistencia. Antes de poder utilizar metales en diversas industrias y aplicaciones prácticas, deben extraerse de su estado natural. En esta guía, exploraremos el fascinante mundo de la extracción de metales en términos simples. Nos adentraremos tanto en la química como en los procesos involucrados en la extracción de metales de los minerales.

Comprensión de minerales y menas

Los metales suelen encontrarse en la corteza terrestre combinados con otros elementos. Estas combinaciones se llaman minerales. Cuando un mineral contiene una cantidad suficiente de un metal particular y puede extraerse económicamente, se llama mena.

Por ejemplo, el mineral hematita (Fe 2 O 3) es una mena de hierro, bauxita (Al 2 O 3 ·2H 2 O) es una mena de aluminio, y calcopirita (CuFeS 2) es una mena de cobre.

Etapas de la extracción de metales

La extracción de metales involucra varias etapas principales. Vamos a entenderlas en detalle:

1. Concentración de mena

El primer paso es la concentración de la mena, también conocida como el aderezo de la mena. Esto es importante porque la mena cruda extraída de la tierra a menudo contiene arcilla y otras impurezas.

Los métodos comunes para concentrar menas incluyen:

  • Separación por gravedad: Esto utiliza la diferencia de densidad entre las partículas de mena y las impurezas. Se utiliza una sustancia como el agua, haciendo que la mena más densa se hunda y las impurezas floten.
  • Separación magnética: Esto se utiliza cuando la mena o las impurezas son magnéticas. Cuando la mena triturada pasa sobre un rodillo magnético, las partículas de mena magnética son atraídas y las partículas no magnéticas se retienen.
  • Flotación por espuma: Esto se utiliza principalmente para menas de sulfuro. El proceso implica mezclar la mena triturada con agua y agregar una sustancia que produzca espuma. La mena se adhiere a la espuma y sube a la superficie, separando las impurezas.
  • Lixiviación: En este método se utiliza un disolvente adecuado, a menudo un químico, para disolver el metal deseado, mientras que las impurezas permanecen sin disolver.

2. Extracción de la mena concentrada

Después de concentrar la mena, el siguiente paso es la extracción del metal. Se utilizan diferentes métodos dependiendo de las propiedades químicas del metal.

Reducción de menas

La mayoría de las menas metálicas son óxidos o se encuentran en combinación con oxígeno. Para extraer el metal debemos eliminar el oxígeno. Este método varía según la reactividad del metal.

Para metales altamente reactivos: Metales como el sodio, potasio, calcio y aluminio se extraen mediante electrólisis.

Por ejemplo, en la electrólisis de NaCl fundido (cloruro de sodio), el sodio se produce en el cátodo (electrodo negativo), mientras que el gas de cloro se desprende en el ánodo (electrodo positivo).

2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl 2 (g)

Para metales moderadamente reactivos: Estos metales como el hierro, zinc, plomo, etc. a menudo se extraen por reducción con carbono (utilizando carbono en forma de coque) o reducción por otro agente químico como el monóxido de carbono.

Un ejemplo de esto es la extracción de hierro de hematita en un alto horno, donde el coque actúa como agente reductor:

Fe 2 O 3 + 3C → 2Fe + 3CO

Para metales menos reactivos: Metales como el oro, la plata y el platino se encuentran en estado libre o requieren una reducción mínima. Métodos como la separación física o reacciones químicas suaves son suficientes para su extracción.

3. Purificación de los metales extraídos

Los metales a menudo contienen impurezas incluso después de la extracción. El proceso de eliminación de estas impurezas y refinación de los metales es importante para asegurar que cumplan con los estándares y calidad requeridos.

Las siguientes son las técnicas utilizadas para la purificación:

  • Destilación: Ideal para metales con bajos puntos de ebullición, como el zinc y el mercurio, donde el metal se vaporiza y luego se condensa en forma pura.
  • Refinación electrolítica: Utilizada para metales de alto valor como el cobre y la plata. Un ánodo impuro y un cátodo puro se sumergen en una solución electrolítica, causando que los iones metálicos se depositen en forma pura en el cátodo.
  • Refinación de campo: Este método, a menudo utilizado para semiconductores, implica pasar una bobina de inducción a lo largo de un cuerpo metálico, haciendo que el metal se derrita y se purifique localmente, con las impurezas siendo llevadas a un extremo.

Procesos metalúrgicos: Fases y ejemplos

Veamos algunos de los principales procesos metalúrgicos y ejemplos prácticos:

Ejemplo 1: Extracción de aluminio de la bauxita

Mena: bauxita (hidróxido de óxido de aluminio), principalmente Al 2 O 3 ·2H 2 O

Etapa 1: Concentración: La mena se purifica inicialmente mediante el proceso Bayer, donde la bauxita se disuelve en hidróxido de sodio, separando el aluminio de las impurezas.

Paso 2: Reducción: La alúmina pura se reduce mediante electrólisis utilizando el proceso Hall-Heroult, donde el óxido de aluminio se disuelve en criolita fundida.

2Al 2 O 3 + 3C → 4Al + 3CO 2

Ejemplo 2: Extracción de hierro de la hematita

Mena: Hematita Fe 2 O 3

Etapa 1: Concentración: La mena se tritura y se concentra mediante separación por gravedad.

Paso 2: Reducción: La mena concentrada se reduce en un alto horno para extraer hierro.

Fe 2 O 3 + 3C → 2Fe + 3CO

Consideraciones ambientales

La extracción de metales no solo es una cuestión de química y física, sino también de responsabilidad ambiental. Las industrias extractivas tienen un impacto significativo en el medio ambiente debido a la deforestación, la erosión del suelo y la contaminación. Por lo tanto, es importante asegurar que estos procesos se realicen con el mínimo daño al ecosistema.

Se están desarrollando nuevos métodos, especialmente relacionados con la química verde y la minería sostenible, para asegurar que la industria se mueva hacia un enfoque más ecológico. Esto incluye avances en el reciclaje de metales y la reducción de subproductos y gases tóxicos liberados durante los procesos de extracción.

Conclusión

La extracción de metales es un proceso complejo pero esencial que involucra varias etapas, incluyendo la concentración, reducción y purificación. Con los avances en la tecnología, se están desarrollando nuevos métodos de extracción ecológicos y eficientes. Comprender estos principios básicos detrás de la extracción de metales puede proporcionar conocimientos prácticos sobre cómo se producen y refinan los materiales de uso diario.

En resumen, la metalurgia, la ciencia de la extracción y procesamiento de metales, desempeña un papel vital en el desarrollo de materiales que contribuyen a los avances tecnológicos y las comodidades diarias.


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