De minerales a metales

De los minerales a los metales

Un mineral es una sustancia sólida inorgánica de origen natural que tiene una composición química específica y una estructura cristalina. Los minerales son los componentes básicos de las rocas, que se componen de uno o más minerales. Por lo general, se forman a través de varios procesos geológicos, como la cristalización de un fundido (ígneo), la precipitación de una solución (sedimentaria) o el metamorfismo (metamórfico).

Propiedadesquímicas

Propiedades físicas

Obtención de metales

Formación de Aniones y Cationes

Estructura química

Niveles de Energía en las Órbitas

Estequiometria

Usos según sus propiedades

Los minerales se pueden clasificar en función de su composición química, que se refiere a los elementos y sus proporciones presentes en el mineral. Por ejemplo, los minerales se pueden clasificar como silicatos (silicio y oxígeno), carbonatos (carbono y oxígeno), sulfuros (azufre), óxidos (oxígeno), haluros (halógenos como cloro o flúor).Toda forma de materia reacciona en presencia de otras sustancias, de acuerdo a ciertas propiedades constitutivas de sus átomos o moléculas, lo que permite que el resultado de dichas reacciones sean sustancias diferentes de las iniciales (más complejas o más simples)Entre las principales propiedades químicas de la materia están:

• pH: nivel de acidez o alcalinidad, su capacidad de donar o recibir electrones.
• Reactividad. De acuerdo a su constitución atómica, la materia puede ser más o menos reactiva, es decir, más o menos propensa a combinarse con otras sustancias.
• Inflamabilidad. Algunas sustancias pueden inflamarse, es decir, generar una explosión que libera calor y produce llamas, en presencia de una fuente de calor o en una reacción con otras sustancias.

Propiedades químicas

La obtención de metales implica extraerlos de sus minerales, que suelen ser óxidos, sulfuros, carbonatos u otros compuestos. Este proceso incluye varias etapas:1- Concentración del mineral: Se separan las impurezas del mineral.2- Reducción química: El compuesto metálico se reduce para obtener el metal libre.Por ejemplo, en los óxidos, se elimina el oxígeno mediante reacciones REDOX, como con carbono (reducción):Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO3- Refinación: El metal obtenido se purifica mediante métodos como electrólisis o destilación.

Obtención de metales a partir de minerales

Las reacciones REDOX (reducción-oxidación) son fundamentales en la química. Implican:

• Oxidación: Un elemento pierde electrones (su estado de oxidación aumenta).
• Reducción: Un elemento gana electrones (su estado de oxidación disminuye).

Ejemplo:CuO + H2 → Cu + H2OEl cobre (Cu) se reduce de +2 a 0.El hidrógeno (H) se oxida de 0 a +1.Estas reacciones son esenciales en procesos como:

• Obtención de metales.
• Generación de energía en pilas y baterías.

Reacciones REDOX

El balanceo asegura que se cumpla la Ley de la Conservación de la Materia, donde los átomos en los reactivos y productos son iguales.

• Método por inspección: Ajustar los coeficientes.
• Método REDOX: Se usa en reacciones de reducción-oxidación.

1. Se identifican los elementos que cambian de estado de oxidación.
2. Se igualan los electrones transferidos.
3. Se ajustan los coeficientes de los elementos y moléculas.

Balanceo de ecuanciones

Enlace IónicoLos aniones y cationes se atraen y forman compuestos iónicos, como el cloruro de sodio.

AnionesLos átomos que ganan electrones se convierten en aniones, con carga negativa.

CationesLos átomos que pierden electrones se convierten en cationes, con carga positiva.

Los minerales pueden tener una amplia gama de propiedades físicas, que incluyen color, brillo, dureza, división, fractura, veta, gravedad específica, hábito cristalino y solubilidad, entre otras. Estas propiedades se pueden utilizar para la identificación y caracterización de minerales.Conocer sus propiedades físicas es fundamental porque:

• Conocer su comportamiento físico ayuda a evaluar cómo extraerlos de manera eficiente.
• Las propiedades determinan cómo se usan los minerales en la industria.

Propiedades físicas

Por ejemplo, los minerales se pueden clasificar como minerales metálicos (que contienen elementos metálicos), minerales no metálicos (que no contienen elementos metálicos) y piedras preciosas (minerales preciosos o semipreciosos utilizados en joyería).

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Los átomos se organizan en estructuras cristalinas tridimensionales, lo que determina las propiedades físicas de los minerales.

Los minerales se componen de átomos unidos a través de diferentes tipos de enlaces químicos, incluyendo iónicos, covalentes y metálicos.

Enlace Químico

Los minerales comunes están compuestos principalmente por oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio y potasio.

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Elementos Químicos

Arreglos Cristalinos

Los electrones se mueven en niveles de energía discretos alrededor del núcleo atómico.

Modelo de Bohr

1.

Los electrones se organizan en subniveles s, p, d, y f, siguiendo el principio de Aufbau.

Configuración SPDF

2.

Cada electrón se representa mediante una flecha, la punta indica el spín del electrón.

Diagrama de orbitales

3.

La estequiometría estudia las proporciones en las que reaccionan las sustancias en una reacción química. Usa:Moles: Relación entre masa molar y gramos.Coeficientes: De la ecuación balanceada para calcular reactivos o productos.Ejemplo: Si tienes la reacción:2H2+O2→2H2OCon 4 moles de H2​, puedes formar 4 moles de H2O porque la proporción es 2:2.

Estequiometria

Una vez obtenido, el metal es utilizado en diversas aplicaciones según sus propiedades. Su brillo lo hace ideal para fines decorativos y estéticos; su resistencia mecánica lo convierte en un material clave para estructuras y maquinaria; su conductividad térmica y eléctrica lo hace indispensable en la fabricación de cables, componentes electrónicos y utensilios para el manejo de calor.