Grado 12
  1. Estado sólido  1.1. Clasificación de sólidos  1.2. Celosía cristalina y celda unitaria  1.3. Eficiencia de Embalaje  1.4. Densidad de la celda unidad  1.5. Imperfecciones en sólidos (defectos puntuales y lineales)  1.6. Propiedades Eléctricas de los Sólidos (Conductores, Aislantes y Semiconductores)  1.7. Propiedades Magnéticas de los Sólidos (Materiales Diamagnéticos, Paramagnéticos y Ferromagnéticos)
  2. Solución  2.1. Tipos de Soluciones (Homogéneas y Heterogéneas)  2.2. Expresando la concentración de soluciones (masa %, volumen %, molaridad, molalidad, normalidad, fracción molar)  2.3. Solubilidad de sólidos y gases en líquidos (ley de Henry)  2.4. La ley de Raoult y las soluciones ideales y no ideales  2.5. Propiedades del síndrome  2.6. Masa molar anormal y factor de Van't Hoff
  3. Electroquímica  3.1. Celdas electroquímicas (celdas galvánicas y electrolíticas)  3.2. Célula galvánica y EMF de la célula  3.3. Pontencial de electrodo estándar y serie electroquímica  3.4. Ecuación de Nernst y sus aplicaciones  3.5. Conductividad y celdas electrolíticas (conductividad específica, molar y equivalente)  3.6. La ley de Kohlrausch y sus aplicaciones  3.7. Baterías (celdas primarias y secundarias)  3.8. Corrosión y su prevención
  4. Cinética química  4.1. Velocidad de reacción química  4.2. Factores que afectan la velocidad de reacción (concentración, temperatura, catalizador, área superficial)  4.3. Orden y molecularidad de la reacción  4.4. Ecuaciones de tasa integrada (orden cero, primero y segundo)  4.5. Vida media de una reacción  4.6. Teoría de colisiones y energía de activación  4.7. Ecuación de Arrhenius y sus aplicaciones
  5. Química de superficies  5.1. Adsorción y sus tipos (Fisisorción y Quimisorción)  5.2. Catalisis y sus tipos (homogénea y heterogénea)  5.3. Coloides y sus propiedades (efecto Tyndall, movimiento Browniano, coagulación)  5.4. Emulsiones y geles  5.5. Aplicaciones de los coloides
  6. Principios generales y procesos de separación de elementos  6.1. Presencia de metales y minerales  6.2. Concentración de minerales (separación por gravedad, flotación por espuma, separación magnética)  6.3. Extracción de metales en bruto (tostado, calcinación, reducción)  6.4. Principios termodinámicos y electroquímicos de la metalurgia  6.5. Refinación de Metales
  7. Elementos del bloque p  7.1. Elementos del grupo 15 (nitrógeno y fósforo)  7.2. Elementos del Grupo 16 (Oxígeno, Azufre y sus Compuestos)  7.3. Elementos del Grupo 17 (Halógenos y sus Compuestos)  7.4. Elementos del Grupo 18  7.5. Propiedades y Tendencias en Elementos del Bloque p  7.6. Compuestos importantes de los elementos del bloque p (amoníaco, fosfina, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico)  7.7. Compuestos interhalógenos y sus aplicaciones
  8. Elementos del bloque d y del bloque f  8.1. Propiedades Generales de los Metales de Transición  8.2. Propiedades de los metales de transición interna (lantanoides y actinoides)  8.3. Contracciones de los lantanoides y actinoides  8.4. Química de Coordinación de Elementos del Bloque d
  9. Compuestos de coordinación  9.1. La teoría de Werner y los conceptos modernos  9.2. Número de coordinación y tipo de ligando  9.3. Nomenclatura de Compuestos de Coordinación  9.4. Isomería (geométrica y óptica) en compuestos de coordinación  9.5. Enlace en compuestos de coordinación (Teoría del enlace de valencia y teoría del campo cristalino)  9.6. Estabilidad y aplicaciones de los compuestos de coordinación en medicina e industria
  10. Haloalcanos y haloarenos  10.1. Clasificación y nomenclatura de haloalcanos y haloarenos  10.2. Propiedades Físicas y Químicas de Haloalcanos y Haloarenos  10.3. Mecanismo de Reacciones de Sustitución Nucleofílica (SN1 y SN2)  10.4. Usos y efectos ambientales (agotamiento del ozono, CFCs)
  11. Alcohol, fenol y éter  11.1. Estructura y clasificación de alcoholes, fenoles y éteres  11.2. Preparación y propiedades de los alcoholes  11.3. Preparación y propiedades del fenol  11.4. Preparación y propiedades de los éteres  11.5. Reacciones y Usos Químicos
  12. Aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos  12.1. Estructura y nomenclatura de aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos  12.2. Preparación y propiedades de aldehídos y cetonas  12.3. Reacciones químicas en aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos (adición nucleofílica, oxidación y reducción)  12.4. Preparación y propiedades de los ácidos carboxílicos  12.5. Reacciones químicas y usos de los ácidos carboxílicos
  13. Compuestos orgánicos que contienen nitrógeno  13.1. Aminas (clasificación, estructura, basicidad)  13.2. Preparación y propiedades de las aminas  13.3. Reacciones de Aminas (Diazotización, Reacción de Carbylamina)  13.4. Sales de diazonio y sus aplicaciones en la industria de pinturas
  14.1. Carbohidratos (clasificación y propiedades)  14.2. Proteínas (Estructura y Función)  14.3. Enzimas (Mecanismo y Función)  14.4. Ácidos nucleicos (ADN y ARN)  14.5. Vitaminas y hormonas
  15. Polímero  15.1. Clasificación de polímeros (Adición, Condensación, Copolímeros)  15.2. Tipos de polimerización (radical libre, iónica, condensación)  15.3. Polímeros importantes y sus usos  15.4. Polímeros biodegradables y no biodegradables
  16. La química en la vida cotidiana  16.1. Medicamentos y su clasificación (analgésicos, antipiréticos, antibióticos, antiácidos)  16.2. Químicos en alimentos y cosméticos (conservantes, edulcorantes artificiales, antioxidantes)  16.3. Agentes de limpieza y detergentes (jabones, detergentes sintéticos, surfactantes)  16.4. Química Ambiental (Contaminación, Química Verde, Química Sostenible)

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Extracción de metales en bruto (tostado, calcinación, reducción)


Extraer metales de sus menas y refinarlos en formas utilizables es una parte esencial de la civilización humana. Los metales se extraen de sus menas y se refinan en formas utilizables utilizando varios métodos. Este es un campo importante en la química conocido como metalurgia. Los procesos involucrados son el tostado, la calcinación y la reducción. Veremos cada paso en detalle con imágenes y ejemplos para asegurar una comprensión clara y completa.

¿Qué son las menas?

Antes de profundizar en los procesos de extracción, es esencial entender qué son las menas. Las menas son sustancias que ocurren naturalmente de las cuales se pueden extraer los metales de manera rentable. Por lo general, son óxidos, sulfuros o carbonatos de los metales en cuestión. El objetivo del proceso de extracción es separar el metal de su estado combinado en forma de menas a su forma libre.

Tostado

El tostado es un proceso metalúrgico que involucra reacciones gas-sólido a altas temperaturas. Es una etapa de extracción en la que la mena se calienta en presencia de oxígeno. Se utiliza principalmente para menas de sulfuros.

2ZnS + 3O 2 → 2ZnO + 2SO 2

En este ejemplo, el sulfuro de zinc (ZnS), una mena principal de zinc, reacciona con oxígeno (O 2) para formar óxido de zinc (ZnO) y dióxido de azufre (SO 2).

¿Por qué tostar?

  • Convierte sulfuros en óxidos, haciéndolos más fáciles de convertir en metales.
  • Ayuda a eliminar impurezas como agua y dióxido de carbono.
  • Elimina impurezas volátiles como SO2 o gases arsenicos.

Ejemplo visual del proceso de tostado

Mena O2 Producto

El diagrama anterior simplifica el proceso de tostado. La mena se calienta y reacciona con el oxígeno presente en la atmósfera o agregado externamente, produciendo el producto tostado.

Calcinación

La calcinación se refiere a un proceso de tratamiento térmico en el que la mena se somete a altas temperaturas en ausencia o suministro limitado de aire u oxígeno. Se emplea principalmente para llevar a cabo la descomposición térmica de menas de carbonato e hidrato.

CaCO 3 → CaO + CO 2

En este ejemplo, el carbonato de calcio (CaCO3) se somete a calcinación para formar óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO2).

¿Por qué la calcinación?

  • Si las moléculas de agua son parte de la estructura cristalina, las elimina.
  • Descompone menas de carbonato en óxidos.
  • Elimina compuestos volátiles de la mena.

Ejemplo visual del proceso de calcinación

Mena de Carbonato Calor Productos de Óxidos

En esta ilustración, la mena de carbonato se calienta en un proceso de calcinación, resultando en la formación de óxido y la eliminación de subproductos gaseosos como CO2.

Reducción

En metalurgia, el proceso de reducir una mena a su forma metálica se conoce como reducción. Este paso es necesario para extraer el metal en su forma pura después del tostado o la calcinación. La reducción generalmente implica el uso de agentes reductores o electrólisis para separar los metales de sus óxidos.

Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2

En esta reacción, el óxido de hierro(III) (Fe 2 O 3) se reduce a hierro (Fe) utilizando monóxido de carbono (CO) como agente reductor, formando dióxido de carbono (CO 2).

Tipos de reducciones

Reducción química

  • Uso de agentes reductores como carbono, monóxido de carbono o metales reactivos (Al, Na, Ca).
  • Ejemplo: Reducción de óxido de cobre usando hidrógeno.
CuO + H 2 → Cu + H 2 O

Reducción electrolítica

  • Se utiliza para metales altamente electropositivos como el sodio, el potasio.
  • En este caso, se pasa corriente eléctrica a través de sales fundidas o disueltas.
NaCl(l) → Na(s) + 1/2 Cl 2 (g)

Ejemplo visual del proceso de reducción

Mena de Óxido AR Metal

Esta ilustración muestra el proceso de reducción, en el cual una mena de óxido es reducida por un agente reductor – mostrado simbólicamente – para dar la forma metálica.

Conclusión

Los procesos de tostado, calcinación y reducción son importantes en la extracción de metales de sus menas. Cada método desempeña un papel diferente e importante dependiendo del tipo de mena y del metal deseado. El tostado trata con menas de sulfuro, convirtiéndolas en óxidos, mientras que la calcinación se utiliza principalmente para eliminar volátiles de menas de carbonato. La reducción, ya sea química o electrolítica, completa la extracción convirtiendo estos óxidos en metales puros. Cada proceso aprovecha las reacciones térmicas o químicas para separar los metales deseados de las impurezas, haciendo posible su uso práctico en una variedad de aplicaciones industriales, tecnológicas y cotidianas.

Entender y dominar estas técnicas no solo es esencial para estudiantes y químicos, sino que también es vital para mantenerse al día con los avances tecnológicos e innovaciones metalúrgicas.


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Extracción de metales en bruto (tostado, calcinación, reducción)

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