Fin de fiesta

Bueno pues el curso ha tocado a su fin, y en principio no quiero acabar con el blog pero si con la vinculación que éste tiene con la asignatura. A partir de ahora colgaré cosas de ciencias o cosas interesantes de la química inorgánica pero adoptando el papel de otro internauta mas y no el de profesor de Quimica Inorganica. De aquí a unos dias abriré los comentarios por si alguien quiere participar con videos curiosos sobre ciencia, en especial si son de Química ya que es mi Área. Pero como no sólo de Ciencia vive el hombre, la mejor manera de cerrar esto (ya que durante todo este tiempo me he dedicado a enseñar las propiedades de los diferentes metales) es colgar un enlace de un grupo de 4 personas que son los que más saben del metal, en este caso musical, por su puesto me refiero a MetallicA. He querido colgar un video de hace 20 años pero podia haber elegido cualquiera. Que disfruteis, buen verano a todo el mundo y de aquí en adelante el blog toma una dirección diferente. Nos vemos en el Palacio en Julio.

Lantánidos

Cuando estudiamos los lantanidos tenemos dificultades pues el hecho de estar incluidos dentro de los denominados Tierras raras (Junto con escandio e itrio) hace que pensemos en que realmente son metales poco comunes. En el siguiente video se muestran algunas propiedades de los lántanidos, por ejemplo su reacción frente a ácidos y se comenta la estabilidad del estado de oxidación +3 para todos ellos. En realidad esto facilita su estudio si lo comparamos con los elementos de transicion donde los elementos presentan varios estados de oxidación habituales.

Superconductores

Desde el descubrimiento de la superconductividad se ha trabajado mucho en este campo en la búsqueda de materiales superconductores a temperaturas lo más alta posible, en especial por encima de 77 K, que es la barrera del nitrógeno líquido, lo que permite que el proceso sea economicamente mas viable debido al menor coste del nitrógeno líquido comparado por ejemplo con los primeros descubrimientos con helio líquido. Lo importante del superconductor es que, como no ofrece resistencia, puede conducir indefinidamente la corriente eléctrica sin pérdida de energía. Muchos de los conductores de alta temperatura actuales contienen metales de las Tierras raras, por ejemplo existe un compuesto de itrio. En conreto, se trata de un oxido mixto donde itrio se encuentra junto con cobre y bario. Estos superconductores de alta temperatura son algo distintos a los de baja temperatura pues las lineas de flujo penetran y disipan algo de energía perdiendo parte de las ventajas de los superconductores de baja temperatura.

Hay dos tipos de superconductores los tipo I o perfectos y los tipo II o imperfectos. La característica principal de un conductor Tipo I es la total exclusion de un campo magnético de su interior, el conocido efecto Meissner. Para expulsar el campo del interior del material, el superconductor crea unas corrientes en la superficie denominadas corrientes de Apantallamiento, que solo aparecen cuando hay un campo externo, y que crea un campo opuesto al mismo, lo que implica que el campo en el interior del superconductor es nulo. Cuando se aumenta el campo se aumenta la magnetizacion en sentido opuesto, pero obviamente no indefinidamente y cuando se excede un valor critico de campo el material deja de comportarse como superconductor.

En los tipo II, hay un punto intermedio que cuando el campo externo pasa un primer valor de campo crítico las lineas de campo penetran algo en el material, hay una parte normal y una superconductora. El flujo penetra en cuantos de flujo a traves de pequeñas canlizaciones llamadas vortices. Si bien estos vórtices se deberían mover, la presencia de imperfecciones en la red hacen que se anclen. Obviamente si seguimos aumentando el campo y se pasa un segundo valor de campo critico, el supercoductor deja de comportarse como tal.

Todo esto es importante para explicar la levitación. En el caso de imanes permanentes la levitación es inestable mientras que cuando se manejan superconductores se convierte en un sistema totalmente estable. Así cuando acercamos un iman a un superconductor tipo II, el campo magnético del imán al principio no penetra en su interior, se generan unas corrientes de apantallamiento que repelen el campo, por lo tanto aparece una fuerza de repulsión entre ellos. Si forzamos la situación y seguimos acercando el imán llegará un momento que se supere el punto crítico y por tanto penetra el campo en el superconductor. Y si acercamos más el imán el campo que se introduce en el superconductor queda atrapado debido al anclaje de los vórtices y cuando ahora se quiere separar el iman al estar el campo atrapado se genera una tensión magnetica que se traduce en una atracción mutua. Y esta situación es estable donde incluso vuelve al estado de equilibrio despues de una perturbación.

En el siguiente video se explica perfectamente todos estos efectos. El video aunque al principio parece un video discotequero vereis como es de gran utilidad para entender el comportamiento de este tipo de materiales.

y en este otro como seria un tren levitando, un posible tren del futuro

Produccion de oro desde cobre???

Bien obviamente esto no es lo que sucede en este experimento, digamos que uno de los objetivos más antiguos de los alquimistas era producir oro a partir de una serie de metales más baratos. En este experimento en apariencia parece que una moneda de cobre se convierte en una de plata y esta a su vez en una de oro. Realmente esto no es lo que sucede hay algo de química detrás que explica todos estos cambios de color. Pensar un poco en ello y dareis con la respuesta. Disfrutad con el video.

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Daños cerebrales producidos por mercurio

El siguiente video es espectacular y nos debería hacer reflexionar de los riesgos que tiene el mercurio sobre el cerebro humano. En el video se observa perfectamente que cuando se añade una cantidad de mercurio como la considerada tóxica para el organismo los conos de crecimiento de las neuronas que juegan un papel fundamental en el desarrollo y mantenimiento de las mismas, llega a dejar de crecer e incluso se contraen por la presencia de iones de mercurio. que inhiben que ciertas moléculas se unan para constituir los microtúbulos. Desgraciadamente muchas personas tienen amalgamas de mercurio en los empastes dentales y parece que hay estudios que parte del vapor de ese mercurio pasa a nuestro organismo. Desafortunadamente no es el unico medio de exposicion al mercurio que tenemos, pues tambien se encuetra en los termómetros, lámparas de bajo consumo o incluso pescados y mariscos que consumimos. Los efectos del mercurio por tanto son devastadores principalmente en el sistema nervioso central pudeindo causar la muerte frente a grandes exposiciones.

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Plomo

Bueno pues poco que decir sobre plomo, lo mejor es ver la serie de videos sobre este metal, desde su historia, pasando por su proceso de obtencion, sus aplicaciones y los riesgos que tiene sobre la salud.

Proceso Pilkington

El proceso de vidrio flotado, es un proceso muy importante inventando a mediados del siglo pasado en Reino Unido para fabricar vidrio de superficie plana y para ello se utiliza estaño en el proceso. En este proceso el cristal fundido (compuesto principalmente de arena, carbonato de sodio, dolomita y caliza) se vierte sobre en un horno con estaño fundido. El cristal flota sobre el estaño y se enfria formando un cristal con superficies planas. La mayor parte de los cristales de hoy en dia se fabrican de esta forma. En el siguiente video se puede ver el proceso Pilkington y el uso de estaño en el mismo. Durante el proceso como estaño se puede oxidar facilmente y formar el oxido se pasa una corriente de mezcla de nitrógeno e hidrógeno

La peste del estaño

El estaño se conoce en tres formas alotrópicas, y dentro de ellas la forma gris que es estable por debajo de los 13.2 ºC es realmente interesante puesto que en esta forma conocida como la forma gris, estaño no presenta propiedades metálicas, siendo un material que se desmorona fácilmente. En el siguiente video se observa la transicion de estaño metálico, conocido como estaño blanco a estaño gris. El video es corto pero bastante curioso.

Reaccion de la termita

Una de las reacciones más antiguas conocidas, la obtención de hierro a partir de su reacción con aluminio. En el siguiente video se puede ver el experimento a pequeña escala con la explicación de la reacción.

En la red hay muchos experimentos con esta reacción, quizás un video que recoge lo espectacular de la reacción es este de un programa de televisión similar al que se emitía en cuatro en España. Este video lo muestro para que observeis lo impactante de la reacción, si bien obviamente recomiendo el primero donde se muestra una explicación detallada de la misma.

Otro documental sobre aluminio

Quizás alguno tenga problemas con el inglés por lo que he decidido poner un enlace a este video en español bastante divulgativo sobre la preparación de aluminio y distintas aplicaciones del metal. Junto con este video también otro curioso sobre una de las aplicaciones de aluminio, la fabricacion de latas de bebidas

Producción de Aluminio

En el siguiente video se muestra el proceso de obtención de aluminio, uno de los metales más importantes en nuestra vida cotidiana. El reportaje es del canal discovery channel y es bastante divulgativo.

Reacción de sodio y cloro

Todos los metales alcalinos reaccionan vigorasamente a veces de modo explosivo con los halógenos produciéndose los haluros iónicos. El cloruro de sodio o sal común es el compuesto más importante de sodio, de hecho es el mineral más utilizado en la obtención otros compuestos de sodio. En el siguiente video se puede comprobar la espectacular reacción que ocurre entre sodio calentadopreviamente con cloro gas, produciédose como se observa el cloruro de sodio como producto de la reacción.

Reacción de magnesio y dióxido de carbono

Para extinguir incendios de metales reactivos como el magnesio se debe utilizar un extinto r de clase D. No se puede extinguir mediante un extintor convencional para apagar incendios que cotenga dióxido de carbono. El magnesio encendido reacciona incluso con el dióxido de carbono para dar el óxido de magnesio (blanco) y carbono. En el siguiente video se observa de forma espectacular como cuando se calienta magnesio y este arde y se coloca entre dos placas de hielo seco (CO2 sólido) se produce una reacción exotérmica que conducte s ls formación de los citados productos.

Emision de luz de magnesio

Magnesio metálico se oxida lentamente en el aire a temperatura ambiente, pero con gran vigor cuando se calienta. Al arder, el magnesio despide una intensa luz blanca. La combustión de magnesio pulverizado se utilizaba como fuente de iluminación en los primeros tiempos de la fotografía. En el siguiente video se observa perfectamente la luz emitida al arder el magnesio

Hormigon

En el siguiente video se puede ver como se produce el hormigón, y donde se muestra también la fabricación del cemento que constituye la base del hormigón. Como sabemos el cemento puro no tiene gran resistencia, sin embargo al mezclarlo con arena, grava y agua fragua a un material especialmente valioso para distintas construcciones. En el video el cemento se mezcla con granito, que no es más que un tipo de roca cuya composición consiste en cuarzo (SiO2) feldespato (silicatos de aluminio, sodio o potasio) y mica (silicatos de hierro, calcio y magnesio). También en este video se dice que para fabricar el cemento se mezcla la piedra caliza con un tipo de rocas llamado esquisto, un tipo de roca metamórfica formada a partir de arcillas y lodos. Esta roca suministra la silice, alumina y hierro que junto con la caliza forman el cemento Portland. Al final de video se incluyen algunos datos en cuanto a la resistencia hidraúlica del hormigón.

Publicadas Fechas para sesiones de PBL

Ya se han publicado las fechas para la segunda y tercera sesión del PBL 2. Serán el próximo 8 de mayo de 10:00 a 11:00 y el día 13 de mayo de 10:00 a 11:00, ambas sesiones son obligatorias en cuanto a la asistencia. Se celebrarán en el aula magna 203 del aulario III. En breve se subirá el problema a resolver.

Próximo Lunes 4 de Mayo Presentación de PBL 2

El próximo lunes se realizará la presentación del segundo PBL. La asistencia a a esta presentación no es obligatoria aunque es recomendable. Se realizará al final de la clase. Los documentos del PBL se colgarán en breve en el campus Virtual. Las fechas de las sesiones de presentación de hipótesis y presentación definitiva de trabajo se indicarán en breve.

Reaccion de sodio y potasio con agua

En el siguiente video un profesor hace una demostración a los alumnos de clase de como reacciona sodio y potasio con agua. Se observa perfectamente como ambos metales son blandos y se pueden cortar fácilmente. Su brillo lo pierden fácilmente por la reacción de oxidación con el oxígeno atmósferico. Cuando se añade un trozo de sodio sobre un vaso que contiene agua y unas gotas de fenolftaléina como indicador, se observa que se produce la oxidación de metal para producir sosa y desprendimiento de hidrógeno. La sosa proporciona el medio alcalino que hace que la fenolftaleina vire de color a rosa. El sodio muy ligero se mueve como un glóbulo plateado y se observa alguna pequeña llama debido a la reacción del dihidrógeno producido con el dioxígeno atmosférico sobre la superficie caliente del metal. Potasio por su parte es mucho más reactivo frente al agua, es más electropositivo y como se observa en el video se produce una explosión que por supuesto logra sacar el aplauso de los estudiantes. Lamentablemente no va a ser posible realizar esto en nuestra clase.

Enlace Metálico. Teoría de bandas

Para completar la visión sobre el enlace metálico y explicar algunas de las propiedades que mediante el modelo del mar de electrones no se pueden explicar es muy útil la Teoría de bandas. En el siguiente enlace te puedes descargar un documento que describe brevemente la teoría desde un punto de vista sencillo y que ayuda a comprender muchas de las propiedades de los metales.

http://rapidshare.com/files/226682862/Teor_a_de_bandas_enlace_met_lico.pdf

El archivo tiene contraseña. Como se trata de una actividad extra de la asignatura la clave del documento se dará a través de Twitter. Ve al siguiente enlace y unete a Twitter de inorganica,


http://twitter.com/Inorganica


una vez identificado con tu nombre si eres alumno de inorganica de urjc se enviará la clave a tu cuenta twitter.

Enlace Metálico- Mar de electrones

A diferencia de los no metales donde casi siempre se comparten electrones dentro de las unidades discretas, los átomos metálicos comparten electrones externos (de valencia) con los átomos vecinos más próximos. Los modelos de enlace metálico deben explicar las propiedades fundamentales de los metales como son su elevada conductividad eléctrica y térmica así como su relfectividad. Mediante una teoría tan simple como la comúnmente conocida como el mar de electrones se pueden explicar fácilmente las dos primeras. Esta teoría se basa en que los electrones de valencia de cada átomo metálico que constituye la estructura del metal, tienen plena libertad de movimiento por toda la estructura e incluso pueden salir del mismo, con la consecuente producción de iones positivos. Es decir son los electrones de valencia los que conducen la electricidad y es el movimiento de los mismos lo que transfiere calor a través del metal. El único defecto de este modelo es que no es capaz de explicar el brillo de los metales,o por ejemplo por qué wolframio es quien presenta el punto de ebullición más alto pese a tener menos electrones de valencia que otros. Según la Teoría del mar de electrones la fuerza del enlace debería estar relacionado con el número de electrones de valencia.

En el siguiente enlace se explica perfectamente esta teoría.

http://www.drkstreet.com/resources/metallic-bonding-animation.swf

Por tanto este modelo al describir a los electrones moviéndose a lo largo de toda la estructura permite explicar también la maleabilidad y ductibilidad de los metales pues la ausencia de enlaces direccionales hace que los átomos metálicos se puedan deslizar sin dificultad unos sobre otros para formar nuevos enlaces metálicos.

una Teoría más completa es la Teoría de Bandas

Video sobre la producción de cobre

El siguiente video recoge de forma muy divulgativa todo el proceso de fabricación de cobre de alta pureza desde su fase de extraccion hasta la recuperación del metal y su manipulación hasta conseguir el hilo de cobre necesario para apliacaciones como la fabriación de hilo de cobre conductor. El video está en castellano y no entra muy en detalle en cada una de las fases, si bien el hecho de cubrir todo el proceso mediante imágenes hace que el video sea muy ilustrativo de los conceptos explicados en el Tema de metalurgia.

http://www.youtube.com/watch?v=IptwsKre3iQ

Cambio en el orden del temario

Ya está disponible en el Campus Virtual de la asignatura el archivo pdf con la presentación de las Unidades 1 y 2 del Tema 11 y la Unidad 1 del Tema 12, Esto es debido a que se ha modificado ligeramente el orden del temario, de forma que se impartirá en primer lugar los metales principales únicamente del bloque s y a continuación se comenzará con los metales de transición. Este cambio ha sido necesario con el fin de adpatar la próxima actividad consistente en un ejercicio del PBL con las fechas disponibles. Una vez vistos estos temas se seguirá el orden establecido de los temas.

Alto Horno

La extracción de hierro se efectúa en un alto horno quepuede tener entre 25 y 60 m de altura y hasta 14 m de diámetro. Está constituido de acero y tiene un forro de material resistente al calor y la corrosión. Suele ser un forro de material cerámico especializado. El material más utilizado es corindón, si bien en las partes inferiores son otro tipo de óxidos cerámicos. La carga en el alto horno consiste en mena de hierro, piedra caliza y coque en las proporciones correctas que se cargan por la parte superior del horno. Por la parte inferior se inyecta aire precalentado por combustión de los gases de escape. El calor se genera por la reacción del oxígeno del aire con el coque. El alto horno consta de dos agujeros de derivación taponados con arcilla, el inferior para el hierro metálico, más denso y el superior para la escoria, menos densa. Los tapones se quitan periodicamente para liberar un chorro de hierro fundido por el agujero inferior y escoria líquida por el superior. Los altos hornos operan las 24 horas del día y producen según sea su tamaño entre 1000 y 10.000 toneladas de hierro cada 24 horas.

Todas las reacciones del proceso se encuentran explicados en el Powerpoint disponible en el Campus virtual de la asignatura.

En el siguiente video se observa bien todo el proceso, el problema es que está en portugués aunque se entiende perfectamente:

http://www.youtube.com/watch?v=UtMy4ZY3jgc

La siguiente animación recoge todo el proceso en la planta

http://www.youtube.com/watch?v=lTofxBxz9ek

Video Ilustrativo sobre proceso de producción de acero

En el siguiente enlace se puede encontrar un video ilustrativo del proceso de producción de acero mediante uno de los métodos más utilizados, como es el convertidor básico al oxígeno.

http://www.youtube.com/watch?v=qo50KxLU_34

Al final del proceso como se observa en el video se introduce una sub-lanza para determinar la temperatura del proceso que determinará el contenido de carbón del acero. Cuando el dato y el análisis de la muestra es aceptable el convertidor se gira para verter el acero. En el video también habla del flujo con gases inertes como nitrógeno o argón que se inyectan para agitar el contenido del convertidor. El acero que se obtiene es con bajo contenido en carbono y se suele adicionar posteriormente hierro especular, para un contenido en carbono óptimo.

Convertidor Básico al oxígeno o convertidor LD

En la clase de esta mañana 17 de abril, ha habido algunas dudas en cuanto al revestimiento de los convertidores para la producción de acero. Como se ha comentado, existe un revestimiento de material refractario que según sean las impurezas del acero, será un revestimiento ácido o básico. Este revestimiento puede reaccionar con las impurezas para producir la escoria que posteriormente es eliminada. Sin embargo, es necesario comprender que esto no significa que la pared del convertidor esta hecha solo de este material y que por tanto no aguantaría las temperaturas de trabajo. El convertidor tiene un revestimiento de varias capas, la capa exterior es de acero, existe un capa intermedia y luego una capa que está en contacto con la mezcla fundida que es de material refractario. Esta capa puede reaccionar con las impurezas pero obviamente no es el medio principal para producir la escoria. Es decir, en principio Bessemer desarrolló el convertidor con material refractario de silica, y tenía el inconveniente que sólo era útil para hierros con bajo contenido en fósforo o azufre. Los hierros que se utilizaban eran ricos en sílice, por eso la escoria generada principalmente se componía de este material. El avance efectuado por Thomas, con el convertidor básico, es poder emplear este procedimiento en aceros ricos en fósforo y azufre, cuyos óxidos formados en el proceso son ácidos. Estos avances han servido para el actual convertidor de acero al oxígeno que tendrá un material refractario u otro en función de las impurezas presentes. Así, por ejemplo para un acero con impurezas de fósforo o azufre, se efectuaría en primer lugar la adición de la chatarra de acero, seguido del cargado del arrabio y a continuación la fase del "blowing" de oxígeno, y finalmente se añade el fluyente que suele ser o caliza, magnesita o dolomita. Obviamente el revestimiento interno puede sufrir un desgaste, aunque actualmente hay técnicas para evitar el desgaste excesivo de este revestimiento como es la salpicadura de escoria, traducción del término ingles Slag splashing, que consiste en balancear el recipiente hacía delante y hacia atrás con el fin de esparcir toda la escoria por el recipiente hacía arriba ( se ayuda a continuación propulsando la escoria mediante una corriente de nitrógeno). Esta técnica permite alargar la vida del material refractario que recubre la pared interna del horno. Además hay nuevos avances en el desarrollo de este material refractario muy interesantes que alargan la vida de este material.

En los siguientes enlaces puedes aprender más acerca del proceso de producción de acero, el primero es un artículo que habla detalladamente del proceso de obtención de acero en un convertidor al oxígeno. El segundo es una página interesante donde explica detalladamente todo el proceso y menciona además la forma de fabricación del material refractario empleado y los avances producidos en su uso.

http://files.aws.org/itrends/2004/01/it0104-21.pdf

http://www.energymanagertraining.com/iron_steel/BOS_steel.htm

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