Galio

El galio es un elemento químico de la tabla periódica de número atómico 31 y símbolo Ga.

Características.

El galio es un metal blando, grisáceo en estado líquido y plateado brillante al solidificar, sólido deleznable a bajas temperaturas que funde a temperaturas cercanas a la de la ambiente (como cesio, mercurio y rubidio) e incluso cuando se lo agarra con la mano por su bajo punto de fusión (28,56 °C). El rango de temperatura en el que permanece líquido es uno de los más altos de los metales (2174 °C separan sus punto de fusión y ebullición) y la presión de vapor es baja incluso a altas temperaturas. El metal se expande un 3,1% al solidificar y flota en el líquido al igual que el hielo en el agua. Presenta una acusada tendencia a subenfriarse por debajo del punto de fusión (permaneciendo aún en estado líquido) por lo que es necesaria una semilla (un pequeño sólido añadido al líquido) para solidificar el líquido. La cristalización no se produce en ninguna de las estructuras simples; la fase estable en condiciones normales es ortorrómbica, con 8 átomos en cada celda unitaria en la que cada átomo sólo tiene otro en su vecindad más próxima a una distancia de 2,44 Å y estando los otros seis a 2,83 Å. En esta estructura el enlace químico formado entre los átomos más cercanos es covalente siendo la molécula Ga2 la que realmente forma el entramado cristalino. A otra presión y temperatura se han encontrado numerosas fases estables y metaestables distintas. El galio corroe otros metales al difundirse en sus redes cristalinas.

Aplicaciones

La principal aplicación del galio (arseniuro de galio) es la construcción de circuitos integrados y dispositivos optoelectrónicos como diodos láser y LED.
* Se emplea para dopar materiales semiconductores y construir dispositivos diversos como transistores.
* En termómetros de alta temperatura por su bajo punto de fusión.
* El galio se alea con facilidad con la mayoría de los metales y se usa en aleaciones de bajo punto de fusión.
* El isótopo Ga-67 se usa en medicina nuclear.
* Se ha descubierto recientemente que aleaciones galio-aluminio en contacto con agua produce una reacción química dando como resultado hidrógeno. Este método para la obtención de hidrógeno no es rentable, ni ecológico, ya que requiere la doble fundición del aluminio, con el consiguiente gasto energético.

Historia

El galio (del latín Gallia, Francia), fue descubierto mediante espectroscopia por Lecoq de Boisbaudran en 1875 por su característico espectro (dos líneas ultravioletas) al examinar una blenda de zinc procedente de los Pirineos. Ese mismo año lo aisló por electrólisis del hidróxido en una solución de hidróxido potásico (KOH) y le dio el nombre de su país natal Gallia, y el suyo propio por un juego de palabras de los que gustaban a los científicos de finales del siglo XIX ya que gallus significa gallo, coq en francés como su nombre Lecoq. Antes de su descubrimiento la mayoría de sus propiedades fueron predichas y descritas por Mendeleyev —que lo llamó eka-aluminio— basándose en la posición que debía ocupar el elemento en la tabla periódica. obtención Se hallan trazas del metal en minerales como la bauxita, carbón, diasporo, germanita y esfalerita y es subproducto en los procesos de obtención de varios metales.

Zirconio

El zirconio (o circonio) es un elemento químico de número atómico 40 situado en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Zr.

Es un metal duro, resistente a la corrosión, similar al acero. Los minerales más importantes en los que se encuentra son el circón (ZrSiO4) y la badeleyita (ZrO2), aunque debido al gran parecido entre el circonio y el hafnio (no hay otros elementos que se parezcan tanto entre sí) realmente estos minerales son mezclas de los dos; los procesos geológicos no han sido capaces de separarlos. Se utiliza sobre todo en reactores nucleares (por su baja sección de captura de neutrones) y para formar parte de aleaciones con alta resistencia a la corrosión.

Características

Es un metal blanco grisáceo, brillante y muy resistente a la corrosión. Es más ligero que el acero con una dureza similar a la del cobre. Cuando está finamente dividido puede arder espontáneamente en contacto con el aire (reacciona antes con el nitrógeno que con el oxígeno), especialmente a altas temperaturas. Es un metal resistente frente a ácidos, pero se puede disolver con ácido fluorhídrico (HF), seguramente formando complejos con los fluoruros. Sus estados de oxidación más comunes son +2, +3 y +4.

Aplicaciones

* Principalmente (en torno a un 90% del consumido) se utiliza como recubrimiento en reactores nucleares, debido a que su sección de captura de neutrones es muy baja. La sección de captura del hafnio es alta, por lo que es necesario separarlos para esta aplicación (para otras, no es necesario), generalmente mediante un proceso de extracción con dos disolventes no miscibles, o bien empleando resinas de intercambio iónico.
* Se utiliza como aditivo en aceros obteniéndose materiales muy resistentes. También se emplean aleaciones con níquel en la industria química por su resistencia frente a sustancias corrosivas.
* El óxido de circonio impuro se emplea para fabricar crisoles de laboratorio (que soportan cambios bruscos de temperatura), recubrimiento de hornos y como material refractario en industrias cerámicas y de vidrio.
* El metal es bien tolerado por los tejidos humanos, por lo que puede emplearse en articulaciones artificiales (por ejemplo en la fabricación de dientes artificiales de gran calidad).
* También se emplea en intercambiadores de calor, tubos de vacío y filamentos de bombil se emplean para la fabricación de antitranspirantes.
* Con fines militares se emplea como agente incendiario.
* Aleado con niobio presenta superconductividad a bajas temperaturas, por lo que se puede emplear para hacer imanes superconductores. Por otra parte, la aleación con zinc es magnética por debajo de los 35 K.
* El óxido de circonio se usa en joyería; es una gema artificial denominada circonita que imita al diamante.
* Podemos agregar una industria en sus comienzos: la fabricación de hojas de corte, que pueden ser extremadamente resistentes y duraderas, superando a las mejores aleaciones de acero. Hoy podemos encontrar cuchillos y otros accesorios de cocina de tipo comercial y profesional.

Historia

El circonio (del árabe “zargun”, que significa “color dorado”) fue descubierto en 1789 por Martin Klaproth a partir del circón. En 1824 Jons Jakov Berzelius lo aisló en estado impuro; hasta 1914 no se preparó el metal puro.

En algunas escrituras bíblicas se menciona el mineral circón, que contiene circonio, o alguna de sus variaciones (jargón, jacinto, etc.) No se sabía que el mineral contenía un nuevo elemento hasta que Klaproth analizó un jargón procedente de Ceilán, en el océano Índico, denominando al nuevo elemento como circonia. Berzelius lo aisló impuro calentando una mezcla de potasio y fluoruro de potasio y circonio en un proceso de descomposición en un tubo de hierro. El circonio puro no se preparó hasta 1914.

Obtención

El circonio no se encuentra en la naturaleza como metal libre, pero sí formando parte de numerosos minerales. La principal fuente de circonio se obtiene del mineral circón (silicato de circonio, ZrSiO4), que se encuentra en depósitos en Australia, Brasil, India, Rusia y Estados Unidos. El circón se obtiene como subproducto de la minería y procesado de minerales de metales pesados de titanio, la ilmenita (FeTiO3) y el rutilo (TiO2), y también de estaño. El circonio y el hafnio se encuentran en el circón en una relación de 50 a 1 y es muy difícil separarlos. También se encuentra en otros minerales, como la badeleyita (ZrO2).

El metal se obtiene principalmente mediante una cloración reductiva a través del denominado proceso de Kroll: primero se prepara el cloruro, para después reducirlo con magnesio. En procesos semi-industriales se puede realizar la electrólisis de sales fundidas, obteniéndose el circonio en polvo que puede utilizarse posteriormente en pulvimetalurgia.

Para la obtención del metal con mayor pureza se sigue el proceso Van Arkel basado en la disociación del yoduro de circonio, obteniéndose una esponja de circonio metal denominada crystal-bar. Tanto en este caso, como en el anterior, la esponja obtenida se funde para obtener el lingote.

También es abundante en las estrellas de tipo S y se ha detectado en el Sol y en meteoritos. Además, se ha encontrado una alta cantidad en óxido de circonio (en comparación con la presente en la corteza terrestre) en muestras lunares.

Estaño

El estaño , cuyo símbolo es Sn (del latin Stannum), es un elemento químico de número atómico 50 situado en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos.

Características.

Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas es que bajo determinadas condiciones forma la peste del estaño. Al doblar una barra de este metal se produce un sonido característico llamado grito del estaño, producido por la fricción de los cristales que la componen.

El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: El estaño gris, polvo no metálico, semiconductor, de estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 ºC, que es muy frágil y tiene un peso específico más bajo que el blanco. El estaño blanco, el normal, metálico, conductor eléctrico, de estructura tetragonal y estable a temperaturas por encima de 13,2 ºC.

Aplicaciones.

* Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva.
* Su uso también es de disminuir la fragilidad del vidrio.
* Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentifrícos (SnF2) y pigmentos.
* Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y cobre.
* Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo.
* Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales.
* En etiquetas
* Recubrimiento de acero.

Historia.

Del latín stannum. Verbo aplicable: estañar. Descubierto en 1854 por Julius Pelegrin. El estaño se conoce desde la antigüedad y ya se menciona en el Viejo Testamento. En Mesopotamia ya se hacían armas de bronce (aleación de cobre y estaño). También los romanos recubrían con estaño el interior de recipientes de cobre.

Obtención.

El estaño se obtiene del mineral casiterita (óxido de estaño (IV))en donde se presenta como óxido. y también en el cobre. Dicho mineral se muele y se enriquece en dióxido de estaño por flotación, después se tuesta y se calienta con coque en un horno de reverbero con lo cual se obtiene el metal.