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Acero

La aleación de acero, producto de mezclar el hierro con una pequeña cantidad de carbono, tiene numerosas aplicaciones industriales. El mundo moderno sería difícil de concebir sin su presencia en edificios, objetos domésticos, máquinas, instalaciones e infraestructuras de toda índole. El acero es una mezcla de hierro y carbono en la que este último se halla en proporciones comprendidas entre el 0,05 y el 1,7%. Es un material maleable y dúctil, muy elástico y frágil, de mayor tenacidad que el hierro. Puede obtenerse por diferentes métodos, entre los que destacan los procedimientos Bessemer, Siemens Martin, Thomas, fg. Los aceros pueden ser dotados de propiedades concretas mediante tratamientos térmicos, los cuales consisten en calentarlos y, posteriormente, enfriarlos más o menos rápidamente. Entre estos tratamientos pueden citarse el recocido, el temple, la cementación y la nitruración, donde se combina el calor con la acción del amoniaco y el revenido. El procedimiento Bessemer...

Aleación

Mezcla heterogénea de dos o más metales por interposición íntima de sus partículas constitutivas. La inmensa mayoría de los metales, a temperatura ambiente, son sólidos, por lo que para mezclarlos es precisa su fusión previa, mediante calentamiento, en unos recipientes especiales, llamados crisoles. La elaboración de aleaciones tiene como objeto obtener un producto cuyas características técnicas, comerciales o de otro tipo sean mejores que las de los componentes aislados. Respecto a sus propiedades, las aleaciones funden a una temperatura comprendida entre los puntos de fusión de sus componentes, conducen peor la corriente eléctrica que los metales que las forman y son menos dúctiles y maleables que sus integrantes, pero suelen tener mayor tenacidad y dureza que éstos. Entre las aleaciones más importantes, son de destacar:. Bronces. Aleaciones de cobre y estaño en las que el primer metal interviene, al menos, en un 75%. Se trata de productos de gran resistencia mecánica, cuyas...

Características de los elementos

Características de los elementos. Además del número atómico, el número másico, el peso atómico y demás parámetros que determinan la diferenciación entre los distintos elementos, es necesario considerar también ciertas magnitudes que caracterizan a cada uno de ellos y que, en muchos casos, guardan correlación directa con la posición que ocupan en la tabla periódica. Desde el símbolo del elemento, que constituye por así decirlo la seña de identidad con la que se le identifica en la formulación química, hasta variables como la valencia, el estado de oxidación, el potencial de ionización o los puntos de fusión y ebullición, son diversas las nociones que sirven para conocer el comportamiento químico y físico de los más de 110 cuerpos simples incluidos en la tabla. Tales variables suelen diferenciarse en dos grupos: uno que engloba las características químicas y otro que configura los rasgos físicos más significados del elemento. De forma unitaria, se suelen considerar propiedades...

Compuestos metálicos

Combinación de elementos químicos en los que al menos uno de ellos es un metal. Algunos ejemplos significativos son: óxidos, hidróxidos y sales metálicas. En todos ellos, el metal se halla unido al oxígeno, el cual siempre funciona en el estado de oxidación 2?. Este tipo de óxidos se denomina básicos y algunos de ellos se producen de forma espontánea el entrar en contacto el metal con el oxígeno del aire. Un ejemplo bien conocido es la oxidación de las piezas de hierro. Frente a los óxidos básicos, se hallan los ácidos, en los que el oxígeno se combina con un no metal, antiguamente llamados anhídridos. Hay, sin embargo, algunos óxidos metálicos, como el de aluminio, de carácter anfótero, ya que, según las circunstancias, puede comportarse como ácido o como base. Los metales fácilmente ionizables forman óxidos con enlaces más cercanos al iónico que al covalente, si bien este carácter se va perdiendo a medida que el elemento se halla más a la derecha en la Tabla Periódica. Por...

Configuración electrónica

Disposición de los electrones de un determinado elemento en los distintos orbitales (s, p, d y f) que presenta su átomo. Para determinar la distribución de dichos electrones, es preciso tener en cuenta el llamado diagrama de Moeller que presenta en su primera fila el orbital 1s; en la segunda, el 2s y el 2p; en la tercera, el 3s, el3p y el 3d; en la cuarta, el 4s, el 4p, el 4d y el 4f, etc. El orden global de llenado de los orbitales lo determina unas flechas oblicuas descendentes de derecha a izquierda trazadas sobre ellos. Además, debe tenerse en cuenta :. El principio de construcción, según el cual los orbitales se van llenando por orden creciente de sus energías relativas, es decir de menos a más. El principio de exclusión de Pauli, que afirma que en un átomo no puede haber un electrón con los cuatro números cuánticos que lo definen iguales. La regla de Hund, que afirma que, al llenar los electrones orbitales de energía equivalente, antes de aparearse los electrones de un...

Defecto másico isotópico

Diferencia entre la masa real de un átomo y el valor calculado como la suma de las masas de los protones, neutrones y electrones que lo constituyen. El núcleo de los átomos está formado por protones y neutrones, partículas que, genéricamente, se llaman nucleones. Aunque los neutrones no poseen carga alguna, los protones presentan carga positiva, por lo que, según la ley de Coulomb, desarrollarían fuerzas repulsivas entre sí que tenderían a alejarles, impidiéndoles así estar juntos para constituir los núcleos. Sin embargo, esta ley no se cumple y en los núcleos atómicos coexisten protones a distancias cercanas al fermi (1 fermi = 10-15 metros), la única explicación posible a este hecho es la existencia de una fuerza de características especiales. A esta fuerza se la conoce con el nombre de fuerza de interacción nuclear fuerte y tiene las siguientes propiedades:. · Es de gran intensidad y su acción afecta a todos los nucleones. · Sólo aparece cuando la distancia entre partículas...

Electrometalurgia

Rama de la Química que se ocupa de la obtención y fusión de metales por medio de la corriente eléctrica, la cual, en ocasiones, también se emplea para conseguir ciertas aleaciones. La electrometalurgia se aplica cuando se desea obtener metales muy activos, cuya alta reactividad impide que sean obtenidos por otros métodos. Por ejemplo, si se intenta la reducción con carbón de los óxidos de magnesio o aluminio, aparece la dificultad de que el metal formado reacciona con dicho carbón, originando carburos. Ello obliga a recurrir a procedimientos electrolíticos, en los que se somete a una sal del metal, previamente fundida, a una electrolisis, que deposita el metal en el cátodo de la cuba. En ocasiones, según el metal de que se trate, no es preciso fundir la sal, pudiendo verificarse su electrolisis en una simple disolución de ella. En la fusión de metales, el uso de la corriente eléctrica, que se verifica a través de unas instalaciones, llamadas genéricamente hornos eléctricos, tiene...

Elementos artificiales

Conjunto de elementos de número atómico superior al 92, obtenidos por bombardeo con protones y neutrones de otros elementos ya existentes con el resultado de la incorporación de éstos a sus estructuras atómicas. El desarrollo de los elementos artificiales fue posible gracias a los avances realizados en Química Radiactiva por Otto Hans, Lisa Meitner y otros científicos, quienes abrieron paso a la idea de producir, por medios artificiales, elementos más pesados que el uranio. Para ello, era preciso que las partículas bombardeasen al elemento diana con una cierta energía, la cual se les comunicaba por medio de los correspondientes aceleradores. Hasta 1939, el elemento de mayor número atómico que se conocía era el uranio, en el que este parámetro tomaba el valor 92. Por otra parte, la Tabla Periódica presentaba huecos correspondientes a los elementos de números atómicos 43, 61, 85 y 87. Fue McMillan quien, a partir de uranio de masa 238 y bombardeando con neutrones no demasiado...

Espectrometría

Técnica de análisis que utiliza unos dispositivos llamados espectrómetros, a partir de la cual se pueden obtener, entre otras informaciones, datos sobre la composición química o la estructura molecular de la materia. Las principales clases de espectrometría se indican a continuación. Se basa en bombardear las moléculas de la sustancia a estudiar con electrones de alta velocidad, logrando, a partir de la misma, iones gaseosos, los cuales, tras ser acelerados, son separados, según sea su relación masa/carga, por la acción de campos eléctricos y magnéticos, accediendo así a un elemento detector que envía la información a un ordenador. En éste, por medio de un programa informático, se calcula la abundancia de cada variedad iónica, permitiendo así el conocimiento de la sustancia tratada. Su fundamento es la capacidad de los átomos libres de absorber luz de una determinada longitud de onda, la cual es característica de cada elemento. Por consiguiente, conociendo qué longitud de onda...

Estructura de resonancia

Se conoce como estructura de resonancia al sistema de enlace molecular en el que se forma un híbrido, llamado de resonancia, a partir de dos o más estructuras de Lewis que presentan distribuciones electrónicas diferentes. El grado de similitud y el número de estructuras resonantes son una medida de la estabilidad del compuesto en el que se presenta. En los compuestos orgánicos se dan casos en los que, a partir de la fórmula consignada en función de las estructuras de Lewis, no es posible determinar con precisión la estructura exacta de una molécula. Así, por ejemplo, la molécula de cloruro de nitrilo presenta dos estructuras alternativas que se distinguen solamente en función de las posiciones de sus electrones, pero no de las de sus átomos:. Este tipo de estructuras se denominan híbridos de resonancia. No debe interpretarse que, en un determinado volumen de este compuesto, la mitad de las moléculas corresponde a cada una de las conformaciones moleculares, sino más bien que se...

Estructura y configuración electrónicas

Estructura y configuración electrónicas. Desde los inicios del siglo XIX se realizaron numerosos intentos de ordenación de los elementos, cuyo número iba aumentando a medida que se perfeccionaban las técnicas metodológicas de investigación. Una primera propuesta de clasificación correspondió al alemán Johann Wolfgang Döbereiner, quien postuló la existencia de tríadas, grupos de elementos de propiedades similares en los que se observaba que el peso atómico medio de cada uno de los elementos centrales de cada tríada correspondía de forma aproximada a la media aritmética de sus elementos extremos. Identificó así tríadas como las de cloro, bromo y yodo (halógenos), litio, sodio y potasio (metales alcalinos) o calcio, estroncio y bario (metales alcalinotérreos). Décadas más tarde, el británico J.A.R. Newlands formuló, en 1864, su ley de las octavas, según la cual, al colocar todos los elementos en orden creciente de peso atómico, después de cada serie de siete elementos aparece un...

Gases nobles

Conjunto de elementos del grupo cero, constituido por el helio (He), el neón (Ne), el argón (Ar), el kriptón (Kr), el xenón (Xe) y el radón (Rn). Tienen características comunes:. Con la excepción del helio, poseen ocho electrones en su última capa o capa de valencia, con la configuración ns2 np6, siendo n el número del periodo en que se halle el elemento. Son inertes químicamente, lo que significa que presentan una casi nula reactividad frente a otras sustancias. Es esta propiedad la que les confiere el carácter de nobles. A pesar de ser gaseosos en condiciones normales, son monoatómicos, ya que al ser inertes son incapaces de formar estructuras entre sus átomos. Sólo el xenón y el kriptón forman compuestos con el flúor, que es el más electronegativo de todos los elementos, y con el oxígeno. La inercia química de estos elementos es atribuida a su característica común de poseer ocho electrones en la capa de valencia, y es el fundamento de la conocida como regla del octeto, la...

Isótopos

Átomos de un elemento químico que poseen igual número atómico, pero distinta masa atómica, es decir, que tienen el mismo número de protones y electrones, pero distinto número de neutrones. Los estudios realizados por Joseph John Thomson en 1911 sobre los átomos de neón, mediante el llamado método de las parábolas, posteriormente perfeccionados por Francis William Aston con su espectrómetro de masas, demostraron que la mayoría de los elementos presentaban variedades que se denominaron isótopos. Por ejemplo, el hidrógeno, cuyo número atómico es Z = 1, lo cual significa que tiene un protón y un electrón, presenta tres isótopos: protio (sin neutrones), deuterio (un neutrón) y tritio (dos neutrones). Es decir:. Isótopos. Número atómico. Constitución. Masa atómica. Protio. 1. 1 protón ; 1 electrón. 1. Deuterio. 1. 1 protón ; 1 electrón ; 1 neutrón. 2. Tritio. 1. 1 protón ; 1 electrón ; 2 neutrones. 3. Cuando un elemento tiene isótopos, aparece como una mezcla de ellos...

IUPAC

La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, conocida por sus siglas en inglés, IUPAC, es una organización transnacional fundada en 1919, a la que se reconoce como el estamento más autorizado para la regulación de la nomenclatura y la terminología química, los procedimientos estandarizados de medición en el marco de esta ciencia y las decisiones que, de un modo u otro, requieran de pautas de unificación para la creación de un referente en la investigación química a nivel mundial. La Unión, que cuenta con más de cuarenta organizaciones nacionales de otros tantos países adheridas a ella, se distribuye en ocho divisiones, encargadas de la regulación y gestión de cuestiones referidas a la nomenclatura y las magnitudes relacionadas con las estructuras químicas, la fisicoquímica y la biofísica, la química inorgánica, la orgánica y biomolecular, la química de polímeros, la analítica, la ambiental y la sanitaria.

Ley periódica

Principio teórico que es el fundamento para la elaboración de la tabla periódica y en virtud del cual parte de las propiedades de los átomos de los distintos elementos dependen, según una secuencia periódica, de sus masas atómicas. El principio así enunciado sería posteriormente revisado, sustituyendo la noción de masa atómica por la de número atómico. La primitiva tabla periódica propuesta por el ruso Dmitri Mendeléiev se componía de 17 columnas denominadas grupos, y de 7 filas, llamadas periodos. De ellos, dos estaban completos, es decir, con 17 elementos. Eran el que iba desde el potasio (K) al bromo (Br) y el que se extendía del rubidio (Rb) al yodo (I). El primero de ellos estaba precedido por dos periodos incompletos que iban, con siete elementos cada uno, del litio (Li) al flúor (F) y del sodio (Na) al cloro (Cl), respectivamente. El segundo, en aquellos tiempos, estaba seguido de dos periodos incompletos. Una estructura semejante presentaba la ordenación a la que llegó el...

Materia

Todo aquello que posee un volumen y una masa. La materia está constituida por átomos de una misma clase (cuerpos simples) o de varios tipos (cuerpos compuestos), ligados entre sí por unas fuerzas, llamadas enlaces, y constituyendo así moléculas. A su vez, las moléculas se atraen entre ellas por unas fuerzas, denominadas de cohesión. Todas las sustancias materiales se presentan en condiciones ambientales en estado sólido, líquido o gaseoso, si bien algunas sólo son posibles en un estado determinado. Las mencionadas fuerzas de cohesión son especialmente potentes en los sólidos, más débiles en los líquidos y aún menos intensas en los gases. En condiciones especiales, la materia puede presentarse en estado de plasma o formando condensados de Bose-Einstein. Se llaman propiedades generales de la materia aquellas que son poseídas por cualquier clase de sustancia. Son propiedades a destacar:. Extensión. Es la propiedad que tiene todo cuerpo de ocupar un lugar en el espacio. Dicho lugar...

Metal

Conjunto de elementos que se caracterizan por ser sólidos a temperatura ambiente, con la excepción del mercurio, poseer brillo metálico y ser buenos conductores del calor y de la electricidad, si bien alguna de esas propiedades también las tienen otros cuerpos que no son metales. Se sitúan en la zona izquierda de la Tabla Periódica, cuando forman parte de los subgrupos metales alcalinos, alcalinotérreos y térreos, y en la región central de la misma, si son metales de transición, siendo precisamente éstos los de mayor aplicación en la industria. En mayor o menor grado, son electropositivos, lo que indica que tienen tendencia a ceder electrones para convertirse en cationes. Presentan un enlace característico llamado enlace metálico, el cual se explica por la teoría de la nube electrónica y por la teoría de bandas. Son cristalinos, lo que implica que sus átomos están ordenados según una red cúbica (centrada en caras o en el cuerpo) o hexagonal. Además, los metales son isotrópicos, lo...

Metales de transición interna

Son los elementos integrados en las dos filas que se disponen en la parte inferior de la tabla periódica, constituidas, respectivamente, por el lantano y la serie de elementos que lo suceden en número atómico hasta el de Z = 71, el lutecio, y por el actinio y la secuencia que lo sigue en número atómico hasta el de Z = 103, el laurencio. A los lantánidos se les conoce como tierras raras, dado que en primera instancia se pensó que eran muy poco abundantes en la naturaleza, si bien más tarde se comprobó que el lantano, el cerio y el neodimio son más abundantes que, por ejemplo, el plomo. En ocasiones, por su afinidad química, se incluyen también entre las tierras raras el escandio y el itrio. Tienen diferentes aplicaciones en industrias como la del vidrio, la óptica, la del alumbrado y como catalizadores en el craqueo de petróleo. De los actínidos, sólo cuatro existen en estado natural: el actinio, el torio, el protactinio y el uranio. Los restantes, del neptunio al laurencio, que...

Metales, no metales y metaloides

Metales, no metales y metaloides. La tabla periódica se configuró en primer lugar a partir de los pesos atómicos y posteriormente en función de los números atómicos, buscando establecer una ordenación que sistematizara las configuraciones electrónicas de los más de 110 elementos que la integran. En función de ello se establecieron numerosas diferenciaciones de grupos o periodos de elementos, introduciendo conceptos como los de metales alcalinos o alcalinotérreos, metales de transición, gases nobles, lantánidos y actínidos, con los que conviene estar familiarizado, puesto que su uso es recurrente en la investigación química. Sin embargo, la categorización de más amplio rango contenida en el sistema creado por Mendeléiev es la que diferencia a metales, no metales y metaloides. El rasgo más significado de los primeros desde el punto de vista de su estructura atómica es la tendencia a desprender electrones para formar iones positivos, los cationes, mientras que los no metales...

Metaloide

Los metaloides, también denominados semimetales, son elementos que presentan propiedades intermedias entre las de los metales y las de los no metales. En términos generales, los elementos que se clasifican de forma sistemática como semimetales son el boro, el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y el telurio, en tanto que el polonio y el astato, muy poco abundantes, se incluyen en esta categoría sólo en ocasiones. Los metaloides son sólidos aislantes a temperatura ambiente que, no obstante, pasan a ser conductores cuando son sometidos a calentamiento o cuando se introducen pequeñas cantidades de determinados elementos en su estructura cristalina. Son en consecuencia semiconductores, razón por la cual desempeñan un papel de extraordinaria relevancia en la tecnología actual, al constituir la base de los transistores y microchips de creciente grado de miniaturización, a su vez fundamento material de la industria informática y de otras ramas tecnológicas como las destinadas...