Origen, Propiedades y Obtención de Materiales: Metales, Plásticos y Papel

Dónde se han formado los elementos

• En los primeros instantes de vida del universo: Entonces se formaron el hidrógeno y el helio, los dos elementos más abundantes del universo. También se formaron pequeñas cantidades de litio.
• En el interior de las estrellas: El hidrógeno y el helio se van transformando en otros elementos. Así es como se forman el carbono, nitrógeno, oxígeno hasta el hierro.
• En las explosiones de supernovas: Cuando las estrellas grandes agotan el combustible se produce un fenómeno llamado supernova donde se forman los elementos más pesados que el hierro.
• El laboratorio: Los elementos más pesados que el uranio son elementos artificiales creados en el laboratorio, en reacciones nucleares.

Elementos y Compuestos

• Elementos químicos: Son los "ladrillos" con los que está compuesta toda la materia. Están clasificados por sus propiedades químicas en la tabla periódica.
• Compuestos químicos: Es una sustancia que no puede separarse en sus componentes por procedimientos físicos.
• Aleaciones: Son mezclas realizadas artificialmente con dos o más elementos o compuestos químicos. Se elaboran para mejorar las propiedades físicas de los componentes.
• Composite: Se refiere a materiales compuestos por dos o más materiales que tienen propiedades químicas o físicas muy diferentes.

Obtención de los Materiales

Clasificación según su origen:

• Materiales naturales: Obtenidos de la naturaleza (madera, granito, etc.).
• Materiales transformados: Se obtienen transformando algún material natural o mezclando varios (papel, caucho...).
• Materiales artificiales o sintéticos: Se obtienen como productos de procesos químicos o físicos (plásticos, fibras artificiales...).
• Materiales reciclados: Obtenidos a partir de objetos del mismo material (papel, vidrio...).

Propiedades de los Materiales

Densidad, dureza, tenacidad, ductibilidad, fragilidad, maleabilidad, resistencia, elasticidad, plasticidad.

Metales en Estado No Puro

Una gran parte de la materia que utilizamos en nuestra vida diaria proviene de plantas o de animales. Pero para conseguir cualquiera de ellos es necesaria la utilización de los metales, con los que se fabrican previamente las máquinas y herramientas para su obtención. La mayoría de los metales se obtienen en la naturaleza de los minerales. Una vez que se extrae el metal, el mineral generalmente no tiene utilidad.

• Minerales: Es una sustancia sólida compuesta que se da naturalmente en la corteza terrestre. En su composición hay siempre un metal y un no metal.
• Mena: Un mineral que contiene cantidades suficientes de metal con interés económico.

Sistema de extracción de metales:

Se obtienen a partir de las menas correspondientes utilizando dos procesos industriales: el calor o la electricidad. Ambos procesos se realizan a través de una reacción química llamada reducción.

• Electrólisis: Es un proceso de descomposición de un compuesto químico a través de la electricidad.
• Acero: Aleación de hierro y carbono, en diferentes proporciones.
• Coltán: Abreviatura para referirse a 2 minerales: la columbita y la tantalita, de los cuales se extraen:
• Niobio: Se usa en la fabricación de imanes de alto poder magnético y en el desarrollo de micromotores.
• Tántalo: Se emplea en la fabricación de condensadores y está presente en baterías recargables.

Los Plásticos

Tienen una gran variedad de aplicaciones, pero se destaca su plasticidad, que es una propiedad de los materiales que les permite que se les dé la forma que más convenga.

• Polímeros: Moléculas que forman los plásticos.
• Monómeros: Unión de un gran número de pequeñas moléculas.
• Polimerización: Proceso en el que tomamos varias moléculas sencillas y las unimos para formar una grande.

El Papel

La clave está en la obtención de celulosa.

Problemas asociados al papel:

• Deforestación: Provoca la tala indiscriminada de árboles.
• La enorme cantidad de agua: Que se precisa para la fase de separación de la celulosa.
• Contaminación de ríos: Debido al uso de compuestos de azufre, de cloro u ozono.
• La energía: Empleada para mover máquinas, calentar aguas...

Soluciones:

• Deforestación: Utilizar materias primas diferentes de los árboles (cáñamo).
• Consumo de agua: Utilizar ciclos cerrados, con depuradoras que extraigan los productos químicos.
• Consumo de energía: Reciclando papel.