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Los metales · Los metales y sus aleaciones

Posición, estado natural y propiedades físicas de los metales

En el Museo de la Ciudad, en La Habana Vieja, hay una pieza de oro que se encontró hace siglos casi igual que se ve hoy: brillante y sin óxido. Los clavos de hierro que están al lado, en cambio, están cubiertos de moho. ¿Por qué el oro aparece "puro" en la naturaleza y el hierro casi nunca? ¿Y qué tienen en común los dos para que ambos sean metales? Lo vamos a resolver en este epígrafe.

Dónde están los metales en la tabla periódica

En la tabla periódica moderna de 18 columnas (grupos 1 a 18), la gran mayoría de los elementos son metales. Se ubican en la zona izquierda y central de la tabla: los grupos 1 y 2, los elementos de transición (grupos 3 al 12) y parte de los grupos 13 a 16 (como el aluminio, el estaño y el plomo). Los no metales se concentran en la zona derecha y arriba. El hidrógeno, aunque está a la izquierda, no es un metal.

Esquema de la tabla periódica de 18 columnas: metales a la izquierda y al centro, no metales a la derecha 1 18 Gr. 1-2 Transición 13-16 (algunos) No metales Lantánidos y actínidos Azul y naranja: metales. Verde: no metales.

Puedes reconocer un metal por su ubicación: Na, Ca, Fe, Cu, Al, Zn son metales; S, Cl y C no lo son.

Practica★☆☆Sin empezar
Clasifica los siguientes elementos como metales o no metales, según su posición en la tabla periódica: $Na$, $S$, $Fe$, $Cl$, $Al$ y $C$. Indica además en qué zona de la…

Clasifica los siguientes elementos como metales o no metales, según su posición en la tabla periódica: $Na$, $S$, $Fe$, $Cl$, $Al$ y $C$. Indica además en qué zona de la tabla (izquierda o derecha) se ubican en general los metales.

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Se dan los metales $Na$ (grupo 1), $Ca$ (grupo 2) y $Fe$ (grupo 8). Indica, para cada uno, el período y el grupo (columna) de la tabla de 18 columnas en que se ubica y…

Se dan los metales $Na$ (grupo 1), $Ca$ (grupo 2) y $Fe$ (grupo 8). Indica, para cada uno, el período y el grupo (columna) de la tabla de 18 columnas en que se ubica y explica cuál esperas que tenga el punto de fusión más bajo. Usa que el sodio se corta con un cuchillo, mientras que el hierro no.

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Estado natural: nativos o combinados

Un metal se encuentra en la naturaleza de dos formas:

  • Nativo (libre): como elemento sin combinar. Es el caso del oro, la plata y, a veces, el cobre y el platino. Son metales poco reactivos.

  • Combinado: formando compuestos en los minerales, como óxidos, sulfuros, carbonatos o cloruros. Es el caso de casi todos los demás.

La razón es la reactividad: un metal muy reactivo reacciona con el oxígeno, el agua o el azufre del ambiente y no puede sobrevivir sin combinarse. Un metal poco reactivo resiste.

Metal Reactividad Cómo se encuentra Ejemplo de mineral
Sodio muy alta combinado sal común, NaCl
Hierro media combinado hematita, $\ce{Fe2O3}$; pirita, $\ce{FeS2}$
Aluminio media-alta combinado bauxita, $\ce{Al2O3}$ hidratado
Cobre baja nativo o combinado calcopirita, $\ce{CuFeS2}$ (El Cobre, Santiago de Cuba)
Oro muy baja nativo pepitas de oro

En Cuba, el níquel y el cobalto de Moa y Nicaro están combinados en las lateritas (minerales con óxidos de hierro y níquel); hay que tratarlos para obtener el metal.

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Indica cuál de los siguientes metales se encuentra en la naturaleza principalmente en estado libre (nativo) y cuál forma parte de minerales como óxidos o sulfuros: oro,…

Indica cuál de los siguientes metales se encuentra en la naturaleza principalmente en estado libre (nativo) y cuál forma parte de minerales como óxidos o sulfuros: oro, hierro, sodio. Justifica con una idea sobre su reactividad.

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Propiedades físicas generales

Casi todos los metales comparten estas propiedades:

  • Brillo metálico: reflejan la luz en su superficie pulida.

  • Conductividad eléctrica y térmica: conducen bien la corriente y el calor.

  • Maleabilidad: se pueden aplanar en láminas sin romperse (el aluminio de los envases).

  • Ductilidad: se pueden estirar en hilos (el alambre de cobre).

  • Estado sólido a temperatura ambiente (con excepciones).

Hay variaciones grandes: el sodio se corta con un cuchillo y el hierro no; el tungsteno funde a más de 3.400 °C y el mercurio es líquido.

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Menciona cuatro propiedades físicas características de los metales y explica brevemente en qué consiste cada una.

Menciona cuatro propiedades físicas características de los metales y explica brevemente en qué consiste cada una.

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Lázaro afirma que "todos los metales son sólidos, duros y de color gris". Analiza esta afirmación: menciona al menos una excepción en cuanto al estado de agregación, una…

Lázaro afirma que "todos los metales son sólidos, duros y de color gris". Analiza esta afirmación: menciona al menos una excepción en cuanto al estado de agregación, una en cuanto a la dureza y una en cuanto al color. Explica qué propiedades sí son comunes a todos los metales y por qué esas se mantienen a pesar de las diferencias.

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El enlace metálico explica las propiedades

En un metal, los átomos ceden sus electrones del último nivel. Resultan cationes metálicos ordenados en una red, rodeados por una "nube" de electrones deslocalizados, que no pertenecen a un átomo concreto y se mueven por todo el cristal. La atracción entre los cationes y esa nube es el enlace metálico.

Modelo del enlace metálico: cationes en una red rodeados por electrones deslocalizados Naranja: cationes (+). Puntos: electrones deslocalizados (−).

Conductividad eléctrica y térmica. Los electrones se mueven libremente; al aplicar una diferencia de potencial, se desplazan en un sentido y transportan la carga. También transportan energía de una zona caliente a una fría.

Brillo. Los electrones con libertad de movimiento interactúan con la luz y la reflejan.

Maleabilidad y ductilidad. Al golpear o estirar, unas capas de cationes se deslizan sobre otras. La nube de electrones sigue envolviéndolos y el enlace no se rompe. Por eso el metal se deforma sin quebrarse.

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Explica el modelo del enlace metálico, mencionando los cationes metálicos y los electrones deslocalizados. A partir de este modelo, justifica por qué los metales…

Explica el modelo del enlace metálico, mencionando los cationes metálicos y los electrones deslocalizados. A partir de este modelo, justifica por qué los metales conducen la corriente eléctrica.

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Un alambre de cobre puede estirarse hasta formar hilos finos y una lámina de aluminio puede aplanarse sin romperse. Explica estas propiedades (ductilidad y maleabilidad)…

Un alambre de cobre puede estirarse hasta formar hilos finos y una lámina de aluminio puede aplanarse sin romperse. Explica estas propiedades (ductilidad y maleabilidad) con el modelo del enlace metálico y compara qué ocurriría al intentar deformar un cristal de sal común.

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Por qué unos metales son más duros o funden más alto

La fuerza del enlace metálico depende de tres factores:

  1. Número de electrones aportados a la nube: más electrones, enlace más fuerte.

  2. Carga del catión: a mayor carga, mayor atracción.

  3. Tamaño del átomo: cuanto menor es, más cerca están cationes y electrones y más intensa es la atracción.

Compara el sodio y el hierro:

Sodio (grupo 1, período 3) Hierro (grupo 8, período 4)
Electrones que aporta 1 2 o 3 (incluye electrones $3d$)
Catión $\ce{Na+}$ $\ce{Fe^2+}$, $\ce{Fe^3+}$
Enlace metálico débil fuerte
Punto de fusión unos 98 °C unos 1.538 °C
Dureza muy blando duro
Densidad baja (flota en agua) alta

Un enlace fuerte y átomos compactos dan un metal duro, denso y de punto de fusión alto. Un enlace débil, con átomos que aportan un electrón y están más separados, da un metal blando y de fusión baja. En general, los metales de los grupos 1 y 2 son más blandos y funden más bajo que los de transición.

Practica★★★Sin empezar
El sodio funde a unos 98 °C y el hierro a unos 1.538 °C. Argumenta esta diferencia a partir del enlace metálico: considera el número de electrones que cada átomo aporta…

El sodio funde a unos 98 °C y el hierro a unos 1.538 °C. Argumenta esta diferencia a partir del enlace metálico: considera el número de electrones que cada átomo aporta a la "nube" electrónica, la carga de los cationes y el tamaño de los átomos. Compara además su dureza y su densidad y explica qué relación tienen con la estructura.

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Resumen

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