IMPORTANCIA Y DESARROLLO DE LA OXIDACIÓN DE METALES Y NO METALES PARA LA INDUSTRIA

INDICE

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1. OBJETIVO……………………………………………………………………………….3

2. COMPORTAMIENTO DEL OXÍGENO EN METALES Y NO METALES (OXIDACIÓN)…………………………………………………………………………...3

2.1 Oxidación de metales y No Metales………………………………………….……….42.3 Reducción-oxidación……………………………………………………………………5

2.4Oxidación……………………………………………………………………………..…..6

3. IMPORTANCIA DE LA OXIDACIÓN EN LAS INDUSTRIAS………………………..63.1 Industria de Alimentos…………………………………………………………….…….63.2 Industrias Electrónicas………………………………………………………………….63.3 Industrias de Cosméticos……………………………………………………………….73.4 Industrias Metalúrgicas………………………………………………..…………….....73.5 Industria Automotriz……………………………………………………………………..7

4. OPINION O CRÍTICA……………………………………………………………..…….8

5. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………..8

1. OBJETIVO 1.2 Saber que tan importante es la oxidación en distintas industrias con diferentes productos de metales y no metales1.3 Saber que tan importante es la oxidación en distintas industrias con diferentesproductos de metales y no metales.

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Debido al progreso de la ciencia en los últimos años ya que ha sido espectacular, porque los beneficios de este progreso han acarreado mejoras sorprendentes en la vida del ser humano. Aunque hay peligros evidentes que provienen de materiales radioactivos debido a su potencial para producir cáncer en los individuos expuestos a mutaciones en los hijos.

2. COMPORTAMIENTO DEL OXÍGENO EN METALES Y NO METALES (OXIDACIÓN)

Prácticamente los elementos conocidos, metales y no metales, reaccionan o son oxidados por el oxígeno formando los compuestos llamados óxidos,Así cuando un metal reacciona con el oxígeno se forma su oxido:

Metal(s)+Oxigeno(g)= Oxido Metálico(s)

Ejemplos:

Oxidación de Sodio= Na+O2(g)= NaO2(s)

Oxidación de Magnesio= Mg+ O2(g)= Mg O2(s)

Oxidación de Calcio= Ca+ O2(G)= Ca O(s)

Por lo general los óxidos metálicos son sólidos, algunos son de color blanco por ejemplo oxido de sodio ,oxido de magnesio, oxido de calcio,etc. El oxígeno reacciona con la mayor parte de los metales formando óxidos.

No metal

Los no metales también tienen la propiedad de combinarse químicamente con el oxígeno.Cuando se quema un trozo de carbón o una muestra de azufre, estos no metales reaccionan con el oxígeno formando sus óxidos como:

No metal(S)+Oxigeno (g)= oxido no metálico(g)

Por lo general los óxidos no metálicos son gaseosos, excepto en el caso de la reacción entere el hidrogeno y el oxígeno para formar agua

Por lo general los metales y los no metales tienen un comportamiento químico diferentes cuando lo combinamos con oxígeno y la reacción que se produce se le conoce como oxidación

2.1 Oxidación de Metales y No Metales

La oxidación es una reacción química en la que un metal o un no metal cede electrones. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox. (reducción-oxidación)

El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la transferencia de electrones se da mediante la adquisión de átomos de oxígeno (cesión de electrones) o viceversa.

Los metales en la construcción se oxidan por acción del oxígeno del aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa de óxido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estaño y cinc, entre otros. Hay otros metales, como el hierro, que son permeables y la oxidación penetra el metal hasta destruirlo.

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Ejemplo de oxidación:a) El sodio (Na) se combina con el cloro (Cl), produciendo cloruro de sodio. El número de oxidación de

ambos elementos sin combinar es 0 (cero), ya que están equilibrados eléctricamente. El número de oxidación del sodio combinado es 1+, ya que cede un electrón. El número de oxidación del cloro combinado es 1−, ya que acepta el electrón cedido por el sodio.

El oxígeno está presente en forma diatómica (gas).

El aluminio (Al) se combina con el oxígeno (O), produciendo óxido de aluminio. El número de oxidación de ambos elementos sin combinar es 0 (cero), ya que están equilibrados eléctricamente. El número de oxidación del aluminio combinado es 3+, ya que cede tres electrones. El número de oxidación del oxígeno combinado es 2−, ya que acepta hasta 2 electrones.

Los electrones cedidos y aceptados por los distintos elementos crean un problema con las cargas eléctricas. Por ejemplo, el aluminio cede tres electrones y el oxígeno sólo acepta dos, por lo que sobra uno. De esto se concluye que en la reacción no interviene un solo átomo de oxígeno, por lo que se procede a balancear la ecuación, para que coincidan todos los electrones transferidos con las capacidades de cada elemento aceptor.

La ecuación balanceada queda así:

4Al0 + 3O02 → 2Al3+

2O2−3

Con lo que se logra el balance perfecto para que se acomoden todos los electrones excedentes.

2.3 Reducción-oxidación

Se denomina reacción de reducción-oxidación, óxido-reducción, o simplemente reacción redox, a toda reacción química en la cual existe una transferencia electrónica entre los reactivos, dando lugar a un cambio en los estados de oxidación de los mismos con respecto a los productos.

Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte:

El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox. Análogamente, se dice que cuando un elemento químico capta electrones del medio se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor oxidado.

Dentro de una reacción global redox, se da una serie de reacciones particulares a las cuales se les llama semireacciones o reacciones parciales.

2 Na+ + 2 Cl− → 2 Na + Cl2

o más comúnmente:

2 NaCl → 2 Na + Cl2

La tendencia a reducir u oxidar a otros elementos químicos se cuantifica por el potencial de reducción, también llamado potencial redox.

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Una titulación redox es una en la que un indicador químico indica el cambio en el porcentaje de la reacción redox mediante el viraje de color entre el oxidante y el reducto

2.4 Oxidación

En química, el estado de oxidación de un elemento que forma parte de un compuesto, se considera como la carga aparente con la que dicho elemento está funcionando en ese compuesto. Los estados de oxidación pueden ser positivos, negativos, cero, enteros y fraccionarios.

La oxidación y los metales son de gran importancia hoy en día para nuestra sociedad que en base a esto y otros factores se ha desarrollado, ya que sin los metales y recursos minerales lógicamente no se podrían haber conocido las aleaciones que hoy conocemos y no se podría haber avanzado en ese ámbito como el ser humano lo ha hecho, por ejemplo:

Algunos de estos metales se encuentran en la naturaleza ya que estos se pueden encontrar combinados químicamente y formar diversos compuestos de minerales como sulfuros, óxidos, carbonatos, etc.

Otros ejemplos de sulfuros son: diversos minerales combinados con el azufre; pirita, galena, blenda, cinabrio.

Los óxidos son producto de la combinación del oxígeno con un elemento. Ejemplos: oligisto, corindón, casiterita, bauxita.

Los Carbonatos son sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal. Ejemplos: calcita, azurita, mármol, malaquita.

Algunas de sus propiedades químicas son que los metales pueden ser duros y resistentes. Existen algunas variaciones de uno a otro, pero en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia; la resistencia puede ser longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de tener alguna deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; también pueden tener resistencia a la fatiga o la capacidad de soportar una fuerza o presión continua, ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

Es importante mencionar que en la época antigua las primeras civilizaciones creían que la belleza poseía algo sagrado, y reflejaba la presencia de las deidades en la tierra. Se Creía que la materia y, sobre todo los minerales, habían sido creados por una inteligencia superior, por una entidad divina. En el año 4000 a.c., ya se extraían la plata y el plomo, y mil años después, se logró conseguir bronce fundiendo minerales de estaño. Nuestros antepasados maravillados por la naturaleza, buscaron oro en los ríos, en la arena de los torrentes, en las laderas de las montañas. Ya que los herreros antiguos trabajaron con temperaturas extremadamente altas, licuaron los metales, y los vaciaban en moldes.

Desde aquellos entonces, se notaba la importancia que para la humanidad tenia este tipo de descubrimientos, hoy en día es posible contemplar piezas de fabricación egipcia, o magnificas obras de artesanía en metal hechas en China o en la India.

En México por ejemplo se dieron las primeras exploraciones mineras durante el siglo XVI, empleando métodos basados en el conocimiento y las técnicas que entonces provenían de Europa.

Se explotaba la mina hasta que se agotaba y entonces la abandonaban, había quienes se arriesgaban a buscar otras minas y continuaban con sus exploraciones para obtener metales valiosísimos ya que era como sacarse la lotería, para ellos.

México ha producido más de 6,966 millones de onzas de plata, superando a toda la producción mundial hasta el siglo XV. Hasta 1991, produjo el 23.7 por ciento de toda la producción histórica universal, colocándose así en el primer productor de plata. Hidalgo del Parral, Chihuahua y Mineral de Pachuca, en Hidalgo, han sobrepasado la producción de un billón de onzas Troy.

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3. IMPORTANCIA DE LA OXIDACIÓN EN LAS INDUSTRIASEs muy importante la oxidación en diversas fábricas ya que esta afecta de diferente Manera, causando un efecto en cada una de las fabricas como alimentos, automotrices, etc.

3.1 Industria de Alimentos

En las industrias alimenticias para evitar la oxidación y reducción de los compuestos presentes en los mismos, utilizan sustancias llamadas antioxidantes (un tipo de conservador). La función de éstas es evitar la alteración de las cualidades originales de los alimentos. Mediante las sustancias antioxidantes, diversos alimentos susceptibles a la oxidación, alargan su vida útil.

ANTIOXIDANTESSon unas sustancias existentes en determinados alimentos que nos protegen frente a los radicales libres, causantes de los procesos de envejecimiento y de algunas otras enfermedades.

RADICALES LIBRES

Son moléculas "desequilibras", con átomos que tienen un electrón en capacidad de aparearse, por lo que son muy reactivos. Estos radicales recorren nuestro organismo intentando captar un electrón de las moléculas estables, con el fin de lograr su estabilidad electroquímica y con potenciales reacciones en cadenas destructoras de nuestras células.

LOS ANTIOXIDANTES Y LOS RADICALES LIBRES.

Los antioxidantes retrasan el proceso de envejecimiento combatiendo la degeneración y muerte de las células que provocan los radicales libres. La incapacidad de nuestro cuerpo para neutralizar los radicales libres a los que nos exponemos diariamente nos obliga a recurrir a alimentos con la propiedades antioxidantes con capacidad de neutralizarlos.

3.2 Industrias Electrónicas

Las reacciones de oxidación-reducción son muy frecuentes en las industrias electrónicas ya que constituyen el principal funcionamiento de las pilas eléctricas. Se calcula que en el mundo cada persona consume, en promedio, cinco pilas al año. Cada hombre, mujer y niño encuentra en este sencillo y práctico dispositivo una fuente invaluable de energía para hacer funcionar un sinfín de aparatos eléctricos, que van desde radios y relojes, hasta juguetes.3.3 Industrias de Cosméticos

Otra aplicación de la oxido reducción, es en las industrias de cosméticos, productos de higiene y perfumes, las cuales están constituidas por sustancias naturales o sintéticas, de uso externos en las diversas partes del cuerpo humano, piel, sistema capilar, uñas, labios, órganos genitales externos, dientes, entre otros.Las empresas tienen la responsabilidad de evaluar la estabilidad de sus productos, antes de ponerlos a disposición de consumo, requisitos fundamental para la seguridad y calidad de los mismos; uno de los factores intrínsecos de la cual se debe tener cuidado es de las reacciones de oxido- reducción. Ocurren procesos de oxidación o de reducción llevando a alteraciones de la actividad de las sustancias activas, de las características organolépticas y físicas de la formulación.

3.4 Industrias Metalúrgicas

En la Historia de la Humanidad, la Metalurgia aparece como actividad inherente a la evolución del hombre. Actualmente la experiencia diaria nos muestra que vivimos en un Mundo de Metal.

“…en un mundo de metal existen estaciones orbitales, satélites, monedas, aviones, ferrocarriles, barcos, estructuras, automóviles, submarinos, máquinas, utensilios, herramientas, plataformas, válvulas…“

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METALOGRAFÍA

Hay diversos materiales que son usados en la vida diaria por el ser humano, por ejemplo: en el vestido, la vivienda, el transporte, las comunicaciones, etc. La tecnología y los productos novedosos necesitan de nuevos materiales y mejores maneras de procesarlos, hay una persona que se encarga de seleccionar los materiales apropiados, diseñar nuevos materiales y desarrollar procesos nuevos, esa persona es el ingeniero.

Los metales importantes en ingeniería incluyen el acero, fundición de hierro, aluminio, cobre y otros. Los cerámicos son materiales tales como el vidrio, concreto, ladrillo, etc. Los polímeros incluyen materiales tales como los plásticos. Otros materiales tales como las telas naturales.

El estudio de las características micro estructurales o de constitución de los materiales ingenieriles es muy importante debido a que estas se relacionan con sus propiedades físicas y mecánicas. Para ello se utiliza la metalografía.

La Metalografía es la técnica de observar las micro estructuras de los metales. El procedimiento depende de la aleación, es decir la manera en que fue procesada y lo que uno desea ver. Sin embargo, la idea general consiste en seleccionar un área particular de la pieza del metal a observar, y limpiar dicha superficie metálica por medio de lijado y pulido. Se usan ácidos sobre la superficie del metal para mostrar más claramente los aspectos micro estructúrales tales como los cristales y las fases. Finalmente se usa un microscopio métalo gráfico para observar los detalles de la micro estructura.

Por eso puedo decir que la importancia del descubrimiento y desarrollo de materiales metales y no metales es de gran estima.

3.5 Industria Automotriz

En estas industrias de plástico, vidrio, partes del coche, etc., necesitan estar en buen estado por que la Oxidación del metal(corrosión) se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Puede entenderse como tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos.

4. OPINION O CRÍTICA

En base a lo investigado, leído y comprendido, puedo concluir que los óxidos, materiales de metal y no metal han sido de gran valor debido a la necesidad de crear y utilizar distintos instrumentos para realizar de una manera más sencilla actividades destinadas principalmente a cubrir necesidades del hombre. Gracias al uso de diferentes materiales, o de sus diferentes mezclas, las herramientas se han modificado a través del tiempo para favorecer al desarrollo tecnológico. Así, hemos sido partícipes de la evolución de la madera, el barro, la piedra, la forja de metales, telas etc.

El vivo ejemplo del desarrollo industrial, de la prosperidad del trabajo y del hombre lo vemos con la evolución tecnológica; imaginar a ésta sin el uso de materiales con características específicas, tan propias y únicas como las de los metales, es simplemente indispensable.

En varias ocasione escuche la palabra “alquimia” sin lograr comprende su significado, en otras palabras hasta llegue a pensar que la palabra ni siquiera existía, ahora la comprendo mejor, debido a esta investigación, que me pareció muy interesante, ya que aunque me ha costado un poco de trabajo lograr la comprensión a un cien por ciento, cada día le voy tomando más aprecio debido al mejor entendimiento de la materia, reforzando lo antes mencionado, alguna vez vi un programa que trataba constantemente de la palabra alquimia, que es la unión de varios metales para lograr uno nuevo mejorado o hasta con ciertas capacidades o propiedades “mágicas” y no me agrado debido a que no comprendí bien la idea o de lo que trataba ahora que ya veo que es algo de lo que

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diariamente hablamos o usamos, me doy cuenta , de la importancia tanto de esa palabra como de la materia “química” y agradezco mucho llevarla en la preparatoria.

Espero que en esta ocasión mi investigación este a la altura de los conocimientos que se dan a los alumnos en el Cie, y me comprometo a mejorar más, sin más por el momento agradezco que hayas leido mi investigación, atte. SHEILA CHAN GARCIA.

5. BIBLIOGRAFIAS4.1 Libros.López José Antonio. Ciencias 3 Química. Santillana.D.F.2010..Análisis químico de los alimentos: métodos clásicos. Ciudad de La Habana: Editorial Universitaria, 2004..Galicia Rico Antonio, Rosa Elba Pérez Orta. Et, al. Química 1 Agua y Oxigeno. México, D.F: UNAM,2010.. Hatch, J. (1984). Aluminio: propiedades físicas de la metalurgia [Primera edición]. Ohio, Estados Unidos de América: Asociación de metales.. Ramírez Regalado Víctor Manuel Química 1, publicaciones culturales segunda reimpresión México 20014.2 Internet. http://www.ilustrados.com/tema/6696/Biotratamiento-minerales-Alternativa-para-desarrollo-nacional.html. http://www.bibliotecadequimica.unlugar.com/150483025740.htm.http://www.nervion.com.mx/web/conocimientos/oxidacion.php

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