Propiedades Físicas y Químicas de los Metales

Los metales se encuentran en el centro y el lado izquierdo de la tabla periódica, se pueden clasificar además como metales alcalinos, metales alcalinotérreos, metales de transición y metales básicos. ¡Conoce a través de este post las Propiedades de los Metales!Propiedades de los Metales

Propiedades generales en todos los metales

Los metales en general son conductores, con alta conductividad eléctrica y alta conductividad térmica, por lo general, son maleables y dúctiles, se deforman bajo tensión sin escindirse, por ejemplo, golpear un metal con un martillo «abollará» el metal, no lo romperá en pedazos.

Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se producen por el hecho de que sus electrones externos se encuentran deslocalizados, esto representa que los electrones no están bloqueados en ningún átomo, sino que consiguen agitarse por todo el metal. 

Las características físicas y químicas de los metales pueden verse como una colección de átomos incrustados en un mar de electrones, que son altamente móviles, esto es muy instrumental en la conductividad del metal.

Los metales suelen estar inclinados a formar cationes a través de la pérdida de electrones, un ejemplo es la reacción con oxígeno en el aire para formar óxidos en varias escalas de tiempo (el hierro se oxida durante años, mientras que el potasio se quema en segundos), los metales de transición (como el hierro, el cobre, el zinc y el níquel) se oxidan más lentamente porque forman una capa pasiva de óxido que protege el interior. 

 

Otros, como el paladio, el platino y el oro, no reaccionan en absoluto con la atmósfera, algunos metales forman una capa barrera de óxido en su superficie, que no puede ser penetrada por más moléculas de oxígeno, como resultado, conservan su aspecto brillante y buena conductividad a través de diversas décadas (como aluminio, magnesio, algunos aceros y titanio).Propiedades de los Metales oro

Propiedades comunes de los minerales

Los mineralogistas usan las propiedades físicas de los minerales para lograr determinar la coincidencia de un espécimen, muchas de las pruebas se consiguen realizar fácilmente en el campo, mientras que otras requieren equipo de laboratorio. 

Las siguientes propiedades físicas de los minerales se pueden usar fácilmente para identificar un mineral:

  • Color
  • Racha
  • Dureza
  • Escote o fractura
  • Estructura cristalina
  • Diafanidad o cantidad de transparencia
  • Tenacidad
  • Magnetismo
  • Lustre
  • Olor
  • Gusto
  • Gravedad específica

Extracción de metales

Un mineral es cualquier fuente natural de un metal del que puede extraer, el aluminio, por ejemplo, es el metal más común en la corteza terrestre, que se encuentra en todo tipo de minerales, sin embargo, económicamente no vale la pena extraerlo de la mayoría de estos minerales, en cambio, el mineral habitual de aluminio es la bauxita, que contiene del 50 al 70% de óxido de aluminio.

https://youtu.be/8TmtEkAfnkU

El cobre es mucho más raro, pero afortunadamente se puede encontrar en minerales de alto grado (aquellos que contienen un alto porcentaje de cobre) en lugares particulares, el cobre es un metal valioso, también vale la pena extraerlo normalmente en Montañas.

Clasificación de Metales

Según la clasificación industrial, todos los metales se dividen en dos grupos: ferrosos y no ferrosos.

Metales Ferrosos

Un metal con el descriptor «ferroso» significa que tiene hierro en su composición, cuando se usa el término metal ferroso, generalmente también implica que el hierro es un gran porcentaje de la composición elemental.

Si no es el elemento más abundante, probablemente sea el segundo o el tercero más prolífico, si un metal solo contiene trazas de hierro, como lo hacen muchos metales, entonces esa pequeña cantidad no se considera suficiente para declarar el metal ferroso.

Es difícil establecer propiedades frecuentes a los metales ferrosos, ya que consiguen tener una extensa variedad de elementos de aleación que cambian enormemente sus características, por ejemplo, muchos metales ferrosos son magnéticos, sin embargo, no es cierto para todos los metales ferrosos. Estos metales a su vez se pueden dividir en:

Propiedades de los Metales

  • Acero carbono: Los aceros al carbono son probablemente el tipo de metal ferroso más usado, se encuentran compuestos principalmente de hierro y más del 90% de su constitución química es ese elemento, el único otro elemento de fusión significativa en el acero al carbono es el carbono, solo hay trazas de otros elementos, las aplicaciones comunes de los aceros al carbono contienen estructuras, muebles y componentes automotrices.
  • Acero inoxidable: El acero inoxidable es otro grupo de metales ferrosos que se usan comúnmente, en general, los aceros inoxidables tienen una gran cantidad de cromo que los ayuda a resistir mejor la corrosión que los aceros al carbono.
  • Hierro fundido: El hierro fundido es un tipo de metal ferroso que tiene más carbono que la mayoría de los otros tipos, esto le da una gran cantidad de fuerza.
  • Aleación de acero: Los aceros aleados son un tipo de metal ferroso especialmente formulado para fines específicos, si bien se compone principalmente de hierro, se pueden usar diferentes cantidades de cobre, vanadio, tungsteno, manganeso y otros elementos para adaptar un acero aleado para que tenga una mayor tenacidad, ductilidad, resistencia a la tracción, dureza y otras propiedades.

Metales no ferrosos

Cuando un metal se define como no ferroso, significa que no tiene una cantidad significativa de hierro en su composición química.

  • Aluminio: El aluminio es un tipo de aleación no ferrosa muy utilizado, en su forma no anodizada, tiene un color plateado, sin la adición de elementos de aleación, es más dúctil y no tan resistente como muchos aceros. 
  • Cobre: El cobre es otra aleación no ferrosa muy popular, el cobre es un metal que se encuentra entre el rojo y el marrón, en su estado no aleado, también es más blando, más dúctil y no tan fuerte como el acero al carbono.
  • Níquel: El níquel es otra popular aleación no ferrosa, el níquel es conocido por su dureza, capacidad de desempeño en ambientes de alta y baja temperatura y resistencia a la corrosión.

Propiedades físicas de los metales

Las propiedades físicas incluyen densidad, fusión, punto de fusión, conductividad térmica y expansión térmica. Entre las propiedades físicas de los metales están:

Brillo

Los metales tienen la capacidad de reflejar la luz de la superficie y pueden pulirse, como el oro, el cobre y la plata, el brillo de los metales tiene diferentes tipos, el brillo metálico es generalmente opaco y refleja la luz, tiene la apariencia de metal pulido.

Sólidos a temperatura ambiente

Los metales son sólidos a temperatura ambiente, dejando de un lado al mercurio que es líquido a temperatura ambiente, los metales sólidos son seguidos por una alta densidad simultánea de electrones deslocalizados, los metales suelen ser fuertes, densos y buenos guías de electricidad y calor, la humanidad ha utilizado metales para una diversidad de propósitos desde tiempos prehistóricos.

Su fuerza ha llevado a su gran uso en la construcción de edificios y otras estructuras, así como en vehículos, herramientas, rieles, etc. El hierro y el aluminio son dos de los metales más utilizados por su estructura, también son los metales más abundantes en la corteza terrestre.

Como los metales son buenos conductores de electricidad, son valiosos en aparatos eléctricos y para transportar corrientes de energía a largas distancias con poca pérdida de energía.

Maleabilidad

Los metales tienen la capacidad de resistir el martilleo y se pueden convertir en capas delgadas conocidas como láminas, por ejemplo, una pieza de oro del tamaño de un terrón de azúcar puede golpearse o convertirse en una lámina delgada que cubre un campo de fútbol.

Ductilidad

Esta propiedad se refiere a un metal que se transforma en alambres delgados, está determinado por el porcentaje de alargamiento y el porcentaje de reducción en el área de un metal.

Ductilidad significa que los metales pueden convertirse en alambres, 100 g de plata se pueden transformar en una grilla delgada de aproximadamente 200 m de largo.

Puntos de ebullición y fusión

Los metales poseen un alto punto de ebullición y fusión, el tungsteno posee el punto de fusión más alto, por el contrario, la plata posee el punto de ebullición más bajo, el sodio y el potasio asimismo posee bajos puntos de fusión.

Conductividad eléctrica

Ahora se sabe que los metales son principalmente elementos caracterizados por átomos en los que la capa orbital más externa tiene muy pocos electrones con los valores de energía correspondientes, la conductividad más alta ocurre en metales con solo un electrón ocupando un estado en esa capa.

La plata, el cobre y el oro son ejemplos de metales de alta conductividad, los metales se encuentran principalmente hacia el lado izquierdo de la tabla periódica de los elementos y en las columnas de transición, los electrones que contribuyen a su conductividad son también los electrones que determinan su valencia química en la formación de compuestos, algunos conductores metálicos son aleaciones de dos o más elementos metálicos, como acero, latón, bronce y peltre.

Una pieza de metal es un bloque de átomos metálicos, en átomos separados, los electrones de valencia se acoplan libremente a sus núcleos, en el bloque, a temperatura ambiente, estos electrones poseen bastante energía cinética para que logren apartarse de sus ubicaciones únicas.

Conductividad térmica

La conductividad térmica es un término análogo a la conductividad eléctrica con una diferencia que concierne al flujo de calor a diferencia de la corriente en el caso de este último, apunta a la capacidad de un material para transportar calor de un punto a otro sin movimiento del material en su conjunto, cuanto más es la conductividad térmica, mejor conduce el calor.

En el caso de materiales aislantes, la conducción reticular contribuye a la conducción del calor, esto se debe principalmente al hecho de que en los aisladores los electrones están fuertemente sujetos por sus átomos principales y los electrones libres no existen.

Por lo tanto, el calor se transfiere de un extremo a otro mediante la vibración de los átomos retenidos en la estructura reticular, obviamente los aislantes son malos conductores de calor ya que no poseen suficiente capacidad de transferencia de calor debido a la falta de electrones libres.

Densidad de los metales

Los metales poseen una alta densidad y son muy pesados, el iridio y el osmio poseen las consistencias más arriba, por el contrario, el litio tiene la densidad más baja.

Dureza

La dureza es la capacidad de un metal para resistir un cambio permanente de forma causado por una fuerza externa, todos los metales son duros, excepto el sodio y el potasio, que son blandos y se pueden cortar con el cuchillo.

Propiedades químicas de los metales

Por sus propiedades químicas, todos los metales son agentes reductores, todos ellos emiten electrones de valencia con relativa facilidad, pasan a iones cargados positivamente, es decir, se oxidan.

Formación de cationes

Los cationes son los iones positivos formados por la pérdida de uno o más electrones, los cationes más comúnmente formados de los elementos representativos son aquellos que implican la pérdida de todos los electrones de valencia, considere el metal alcalino de sodio (Na), tiene un electrón de valencia en el tercer nivel de energía principal.

Actúan como agentes reductores

Los metales actúan como un agente reductor, mientras que los no metálicos actúan como un agente oxidante, los metales actúan como un agente reductor porque tienden a donar electrones y a oxidarse, mientras que las propiedades físicas y químicas de los no metales actúan como agentes oxidantes porque los no metales tienden a ganar electrones y a reducirse.

Formación de compuestos iónicos

Un compuesto iónico se forma por la transferencia completa de electrones de un metal a un no metal y los iones resultantes han alcanzado un octeto, los protones no cambian, los átomos metálicos en los grupos 1-3 pierden electrones a átomos no metálicos con 5-7 electrones faltantes en el nivel externo. 

Tipos de metales

Una gran cantidad de metales están disponibles en la naturaleza, se pueden clasificar de varias maneras según la propiedad o característica que utilice como criterio, entre los metales más comunes están:

Metales alcalinos

Son cualquiera de los elementos encontrados en el Grupo IA de la tabla periódica, los metales alcalinos son especies químicas muy reactivas que pierden fácilmente su único electrón de valencia para formar compuestos iónicos con no metales, todos los elementos en el grupo de metales alcalinos ocurren en la naturaleza.

Metales alcalinos térreos

El concepto de metales alcalinotérreos incluye parte de los elementos del grupo II:

  • Berilio
  • Magnesio
  • Calcio
  • Estroncio
  • Bario
  • Radio

Los últimos cuatro metales tienen los signos más pronunciados de clasificación de tierra alcalina, por lo tanto, en algunas fuentes, el berilio y el magnesio no están incluidos en la lista, limitándose a cuatro elementos.

Metales de transición

Son 38 elementos en grupos de la 3a a la 12a tabla periódica, como todos los metales, los metales de transición son flexibles y flexibles, transportan electricidad y calor, lo más interesante de los metales de transición son sus electrones de valencia, o los electrones que usan en mezclados con otros elementos, poseen más de uno de esos electrones, es por eso que a menudo poseen diversos estados de oxidación comunes.

Metales post-transición

Se utiliza para representar la categoría de elementos químicos cuyos elementos se parecen a los metales en sus propiedades, se localizan a la derecha de los metales de transición en la tabla periódica.  

Curiosidades sobre los metales

Entre las preguntas y curiosidades más frecuentes respecto a los metales, están las siguientes:

¿Qué son los metales pesados?

Los metales pesados ​​son elementos naturales que se encuentran en toda la Estructura de la Tierra, se definen como elementos metálicos que tienen una densidad relativamente alta en comparación con el agua, la única advertencia es que algunos metales pesados ​​son nutrientes esenciales que se requieren para diversas funciones bioquímicas y fisiológicas. 

Metales abundantes en la tierra

Los más abundantes son El aluminio (Al) y el hierro (Fe).

Metales en el cuerpo humano

El calcio es esencial para la estructura de huesos y dientes, donde se mantiene en una forma altamente insoluble y en la producción de leche, si los niveles de calcio en la sangre caen, el calcio se extrae del hueso, lo que resulta en osteomalacia y osteoporosis.

El cuerpo contiene aproximadamente 5 g de hierro, tres cuartos de este en glóbulos rojos complejos en hemoglobina, con la mitad del resto almacenado en el hígado, los riñones, la médula ósea y el bazo.

Metales líquidos

Los metales líquidos tienen muchas propiedades fluidas en común con los líquidos no metálicos y muchas propiedades metálicas en común con los metales sólidos.


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