Tecnología dependiente de metales pesados
2007/06/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En la sociedad actual existen once herramientas y herramientas fabricadas en metal o metal. De todas formas, es una cuestión muy antigua. En efecto, tres lejanos períodos de la historia humana se caracterizan también por los metales utilizados en aquellos tiempos: la Edad del Cobre, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro. La extracción del hierro supuso una revolución en la industria del metal en la Edad del Bronce, ya que el metal más fuerte conocido hasta entonces era más duro que --bronce.
El bronce es sólo un cobre mejorado, una aleación al 90% de cobre, más dura que el propio cobre, más fácil de fundir y más adaptable. Al igual que el uso de cobre supuso un gran avance respecto al uso de la piedra y la madera, el bronce también supuso un gran avance respecto al cobre. Hasta que el hierro se impuso, el bronce era el metal más útil que el hombre conocía.
Hoy en día tenemos una gran dependencia del cobre, que es el que se utiliza en todos los aparatos eléctricos y electrónicos. Sus aplicaciones son la fabricación de tubos, utensilios de cocina y diversas aleaciones. Sin embargo, el 45% del cobre utilizado en la actualidad se utiliza en componentes eléctricos. Sus propiedades son muy buenas. Es fácil hacer roscas de cobre, es un buen conductor, resistente y resistente a la corrosión. Por eso es muy abundante. Por ejemplo, un ordenador tiene unos dos kilos de cobre y un coche tiene al menos 20 kilos.
Todo esto es sólo un ejemplo. De hecho, los metales pesados más conocidos, el mercurio, el cadmio y el plomo, tienen muchas aplicaciones. Por ejemplo, una de las características más peculiares del mercurio es su facilidad para crear amalgamas con diferentes metales. El mercurio forma potentes amalgamas como el oro, la plata, el zinc, el plomo y el estaño, que tienen diversos usos. Por ejemplo, los orificios de los dientes y dientes comidos por la caries se cubren con una amalgama. Por lo demás, el mercurio tiene otros usos, quizá uno de los más conocidos es el termómetro.
El cadmio y sus compuestos se utilizan en pigmentos, estabilizadores, recubrimientos, aleaciones especiales, compuestos electrónicos, etc. Pero el uso más importante en la actualidad es el de las pilas y baterías de níquel cadmio. Para ello se utiliza más del 80% del cadmio.
El plomo y sus compuestos se utilizan principalmente en baterías de automóvil e industrial.
Metales preciosos por encima de los pesados
Muy cerca del mercurio, el cadmio y el plomo, al menos en la tabla periódica, se encuentran el oro, la plata y el platino. Son también metales pesados, si bien son más conocidos en la percepción social por sus aplicaciones como metales preciosos. De hecho, son muy utilizados en joyería.
Sin embargo, tienen otras once aplicaciones. La plata, por ejemplo, es un conductor muy bueno, pero es caro. Por otra parte, por su gran sensibilidad a la luz, se utiliza en la fotografía como bromuro de plata e ioduro (o deberíamos decir que se usaba debido a la revolución de la fotografía digital). El oro es un buen reflector para irradiar la luz infrarroja. Por ello, en los cristales de las rascacielos se podría colocar una fina lámina de oro para reducir el calor interior que pueden causar los rayos solares.
El platino se utiliza en la fabricación de crisol y envases, especialmente en joyería. También es un catalizador común en reacciones químicas. El paladio también se utiliza frecuentemente como catalizador de reacciones químicas. Asimismo, al ser más barato que la plata, a menudo se utiliza como sustituto de ésta, tanto en joyería como cuando los dentistas establecen puentes.
Además del platino y el paladio, dos compuestos que el titanio forma con el cloro se utilizan como catalizadores en muchas reacciones químicas. Sin embargo, el compuesto más habitual del titanio es el pigmento blanco de dióxido de titanio (TiO 2). Cubre perfectamente las superficies y se utiliza en pinturas, cauchos, papeles, etc.
El titanio se utiliza para fabricar equipos para la industria química. Asimismo, se aleará con hierro, vanadio, aluminio, molibdeno y otros metales para obtener material resistente y ligero empleado en la industria aeronáutica y aeroespacial, como reactores, misiles, etc. La estructura del Museo Guggenheim Bilbao, por ejemplo, está formada por una aleación entre el titanio y el zinc (mayor proporción de titanio). La lámina es fina (un tercio del milímetro es grueso) y manejable. Por ello, se adapta perfectamente a la forma de la construcción. Además, se oxida muy lentamente.
Componente esencial del acero
En construcción es más común el uso de acero. En el caso del acero se añaden metales como titanio, vanadio o molibdeno, siempre en cantidades muy pequeñas. Aproximadamente el 80% del vanadio producido se utiliza como ferrobanadio o como aditivo de aceros para aumentar la resistencia de los aceros. Estas mezclas o aleaciones son suficientes para obtener acero de mejor calidad, ya que aumenta considerablemente la resistencia o solidez del acero. Esto permite crear estructuras más ligeras sin perder resistencia. Este tipo de acero se utiliza en la construcción y automoción, por ejemplo. Estas aleaciones permiten emplear vigas cada vez más estrechas en la construcción y placas de acero de menor peso en automoción.
La adición de niobio al acero es también bastante común. El niobio se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas del acero, siendo suficiente un aumento del 0,03-0,04% para duplicar su resistencia.
El acero inoxidable se fabrica con cromo, entre otros. De hecho, en el acero inoxidable la concentración de cromo es igual o superior al 12%, si bien las características antioxidantes del cromo se notan incluso cuando la concentración de cromo es del 5%. El cromo se utiliza principalmente en metalurgia, con el fin de obtener resistencia a la corrosión y dar un excelente acabado a las piezas. No obstante, los cromatos y óxidos de cromo se utilizan también en colorantes y pinturas. El dicromato potásico reactivo químico (K 2 Cr 2 O 7) se utiliza para limpiar el material de vidrio del laboratorio. Otros compuestos se utilizan como catalizadores.
Algunos compuestos del selenio también son catalizadores apropiados. Se utilizan principalmente en xerografía y fotocopiadoras. En aplicaciones eléctricas y electrónicas, como las células solares y los rectificadores, la fotografía, la medicina veterinaria o los champúes anticaspa también pueden encontrarse compuestos de selenio.
El uso de metales pesados no cesa, por lo que los investigadores están investigando nuevas aplicaciones para ellos. Por ejemplo, hace tres o cuatro años un grupo de investigadores de Reino Unido y EEUU descubrieron nuevos usos para el nitruro de indio. Comprobaron que el nitruro de indio podía acumular una carga negativa en su superficie, algo poco habitual en semiconductores como éste. Hasta entonces sólo se conocía otro caso con esta propiedad, el del arseniuro indio.
En la mayoría de los semiconductores aparece un área con pocos electrones alrededor de la superficie, lo que supone una gran resistencia a la hora de formar aleaciones con metales. Sin embargo, este problema podría evitarse si se producen en la superficie semiconductores enriquecidos con electrones.
Esto puede facilitar enormemente la fabricación de materiales híbridos con aleaciones metal-semiconductores, que pueden ser de gran utilidad en el campo de la optoelectrónica. En el futuro se pretende investigar las propiedades electrónicas del nitruro de indio y sus aleaciones.
Todas estas aplicaciones y usos son sólo unos pocos ejemplos. Sin embargo, es suficiente para advertir que la tecnología depende de metales pesados. ¿Te imaginas un mundo sin ellos?
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