METALES FERROSOS.
Los materiales férricos son aquellos que en su composición tienen principalmente hierro, como el acero ( mezcla de hierro con un poco de carbono ) o el hierro puro.
En la imagen podemos observar bobinas de acero empleadas para la chapa de los automóviles. Sólo con este uso, ya nos podemos imaginar la demanda tan elevada que hay de este material. Si además tenemos en cuenta que el motor del coche está fabricado básicamente por hierro, sumamos y sumamos.
La gran ventaja de este material es su precio relativamente bajo y la capacidad de unirse con otros elementos para mejorar sustancialmente sus propiedades. Veremos el caso del acero.
Hemos representado un tipo de acero ( la estructura cristalina, o sea, como se colocan los átomos en el material )
Las bolas grises representan los átomos de hierro y las azules los de carbono.
Al formarse la estructura ( hierro en el horno ) los átomos de hierro está moviéndose libremente. Cuando baja la temperatura es como la diana de los metales ( hay que formar filas ) y los átomos de hierro se agrupan de forma que generan ese cubo de la imagen. Como hemos añadido un poquito de carbono ( sobre el 1% ), los átomos de este no metal se “cuelan” en la formación del cubo ( red cristalina ) creando una aleación con unas propiedades mecánicas mejores.
Según el porcentaje de carbono que tiene, los materiales férricos se clasifican en:
Hierro Dulce, con carbono <0.1%. Se oxida muy fácilmente, en cuestión de horas se forma una capa marrón que va destruyendo el material. Es un material blando y magnético, por ello se suele emplear en piezas de electroimanes.
Aceros donde 0,1% < C < 2%. Tenemos un material donde el carbono es menor al 2%. También se oxidan, son mas duros al tener mas carbono, tenaces, dúctiles y maleables. Se pueden soldar sin problemas y su uso va desde los vehículos de todo tipo, herramientas de corte como la broca y hojas, etc. Si le añadimos un 12% de cromo tenemos el acero inoxidable.
Fundiciones, cuando el carbono es mayor del 2% y menor del 5%. A mayor carbono, mayor dureza, pero la ductilidad y tenacidad empeoran. Funden a temperaturas menores y son apropiados para fabricar piezas complicadas ( se adaptan muy bien al molde ). Su uso va desde los motores a las rejillas de alcantarillas.
Metales no férricos
Veremos los metales que poseen su uso son mas importantes
Cobre
Debido a su gran conductividad térmica y eléctrica, su uso queda casi exclusivamente para estos cometidos ( cables, tubos de calderas .. ) ya que no es un material barato. Se suelda con facilidad , es muy dúctil y maleable y cuando se oxida, forma una capa verdosa que le protege .
Aluminio.
También es un excelente conductor de la electricidad y del calor. Es muy blando con baja densidad. Como en el caso del cobre ( aunque mejor aún), al oxidarse forma una fina capa de óxido de aluminio que le hace enormemente resistente a la oxidación.
Se usa mucho en la industria de la alimentación debido a su nula toxicidad, así como en marcos de ventanas y aplicaciones del estilo, ya que son resistentes a la humedad, radiaciones solares, etc.
Estaño 
Muy blando e inoxidable. Se emplea fundamentalmente en la soldadura de cobre ( cables eléctricos y tubos de calefacción ) debido a a su bajo punto de fusión.
Otro uso es el recubrimiento de láminas de acero para fabricar la hojalata.
Cinc: Se suele emplear junto con otros metales. Muy resistente a la corrosión, se emplea mucho en el proceso de galvanizado por el cual se añade este elemento a la capa externa del metal ( generalmente un acero ) para crear un material muy resistente en la intemperie.
Los quita-miedos de las carreteras son otro ejemplo entre otros. La gran ventaja es que te olvidas de su mantenimiento ya que no necesita pinturas protectoras.
Existen otros metales como el titanio ( caro, muy duro, resistente a la corrosión ) que se emplea en prótesis médicas , el wolframio …
Aleaciones
La mezcla de varios elementos químicos, ( uno de ellos debe se metal ) da lugar a un nuevo material mejorando alguna de las propiedades. A este nuevo material, le llamamos aleación. Veremos algunos de ellos.
Latón . Con una base de cobre, se le añade entre el 5 y 40 % de cinc. En este caso mejoramos al doble la resistencia a la tracción de sus componentes base. Se suele emplear como herrajes, material de fontanería y accesorios en general.
Bronce. Empleamos de nuevo una base de cobre a la que añadimos un 10 % de estaño. El resultado es un material mas resistente a la tracción que los latones, resiste a la corrosión y cuando está fundido es muy fluido, por lo que es apropiado para hacer figuras usando moldes. Sus aplicaciones van desde cojinetes o engranajes hasta estatuas.
Representamos en este apartado un rodamiento general ( las bolas suelen ser de acero ) para que se vea como funciona. Se suele poner en los ejes de las lavadoras, por ejemplo. La siguiente imagen muestra otro tipo de rodamiento donde la jaula es de bronce.
Existen otras muchas aleaciones para dar respuesta a las
demanda de la industria. En el caso de la aviación comercial, como el peso es un elemento determinante, las estructuras suelen hacerse de una aleación de aluminio, cobre y magnesio, mejorando las propiedades mecánicas de aluminio considerablemente con un peso muy inferior al hierro.
Actividad 1. Para hacer en grupo de 2:
- Crear un documento en Open Office writer y guardarlos con el nombre de metales.
- Crear una tabla de 8 filas y una 5 columnas
- Cada fila es para cada uno de los metales objeto de estudio donde en las columnas tenemos que poner los términos Obtención, aspecto del metal, propiedades mecánicas, densidad, punto de fusión, aleaciones..
- Utiliza los colores de celda apropiado para dar un buen aspecto
- Puedes incorporar alguna foto en alguna de las celdas
Métodos para obtener los metales
La naturaleza ( excepto algunos casos ) no nos ofrece los metales en su forma pura, y por tanto, a partir de un mineral donde le encontraremos en forma de óxido, hacemos un tratamiento para extraerlo. Veremos dos sistemas. El alto horno y el sistema de electrólisis
1º Parte. Alto Horno. 
En alto horno vamos a obtener el mineral de hierro provocando la fundición del mineral junto a piedra caliza y coque ( carbón ).
La piedra caliza se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente y el carbón como material combustible
El alto horno tiene, normalmente, una altura de unos 30 metros y para evitar la pérdida de calor, las paredes suelen estar hechas con ladrillos refractarios con aislantes especiales.
La mezcla de las 3 sustancias es introducida por la parte superior donde también se encuentra unos respiraderos para la salida de los gases de la combustión. Además tenemos la entrada del aire ( necesario para que se produzca la combustión del coque ) y salidas para la escoria y el arrabio.
El esquema básico se muestra en la imagen superior y consiste en
- Se añade alternativamente capas de carbón, piedra caliza y mineral de hierro ( punto A).
- En el punto B y por medio de unos fuelles, se fuerza la entrada de aire para que haya una buena combustión de la mezcla
- Parte del carbón quemado pasa al hierro y otro se combina con el oxígeno para formar gases
- La parte que nos interesa y que contiene el material de hierro desciende a la parte mas baja del horno (C) de donde obtenemos el arrabio
- Las sustancias de desecho ( escoria ) flotan sobre el hierro fundido y son evacuadas por el D.
Gracias a este horno tenemos la reacción química
2º Parte. Afino
Cuando tenemos el material de hierro dentro del arrabio, el porcentaje de carbono que contiene es demasiado alto y por tanto, hay que reducirlo hasta determinados porcentajes, según queramos aceros, fundiciones .
Para ello usamos un horno convertidor.
Es muy sencillo. Con el arrabio cargado en una gran cubeta, se introduce una lanza por la que entramos el oxígeno. El oxígeno en contacto con el carbono que sobra produce una reacción por la que aporta mas calor y se produce CO2.
Se suele añadir chatarra a la mezcla para reutilizar el material de nuevo.
El tiempo que esté la lanza dentro del convertidor, determinará cuanto carbono quedará en la cubeta y de esa manera obtenemos el hierro o la fundición ” a la carta”.
Obtención de otros metales por electrólisis
Para el cobre o el aluminio, entre otros, es necesario emplear otros sistemas para sacar 
el metal puro del mineral que lo contiene. Veremos como se hace para el aluminio, siendo el resto muy similar.
el metal puro del mineral que lo contiene. Veremos como se hace para el aluminio, siendo el resto muy similar.
Para la obtención del aluminio primario se realiza por electrólisis de la alúmina ( óxido de aluminio (Al2O3) ) en criolita fundida.
Una de las funciones de la criolita (Na3AlF6) es bajar el punto de fusión desde los 2054ºC a los 950ºC. Además se añade otros compuestos menos importantes.
De manera simplificada, el proceso es el siguiente:
Entre el ánodo ( tensión positiva ) y el cátodo ( tensión negativa ) hacemos pasar una corriente eléctrica con alta intensidad y voltaje reducido. Al pasar los electrones de un grafito al otro, el aluminio metálico se queda en el cátodo y el oxígeno se queda en el ánodo, reaccionando con carbono y produciendo CO2.
Es un proceso caro dado el coste energético del proceso, por ello , aunque el aluminio es muy abundante en la naturaleza ( en forma de óxidos ) el proceso lo encarece mucho.
En este proceso se forma el aluminio en el Cátodo y oxígeno en el ánodo, que al reaccionar con el Carbono se genera Dióxido de carbono
