Los productos químicos

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Los productos químicos

La importancia de un elemento o de un compuesto es relativa, depende enteramente del contexto en el cual es evaluado o estudiado.

Los productos químicos

Su relevancia puede estar relacionada, entre otros, con el uso industrial del elemento, con el aspecto que presenta en la naturaleza y con su función en el mantenimiento de la vida de los organismos o del medioambiente.

Los compuestos químicos

Los productos que se tratan a continuación están formados principalmente por los elementos hidrógeno, carbono, oxígeno, fósforo, nitrógeno, cloro, azufre, sodio, silicio, hierro, calcio y aluminio, y pertenecen a los denominados “cincuenta grandes” productos químicos.

Los compuestos químicos

Esto nos permite tener una idea de lo fundamental que es la industria química en las sociedades actuales.

Elementos en materiales manufaturados

Hierro El hierro se encuentra

formando parte de ciertos minerales, principalmente óxidos tales como la magnetita Fe3O4, la hematita Fe2O3 y la limonita –goetita– FeOOH o 1/2 Fe2O3.H20; y carbonatos como la siderita FeCO3.


Hierro De estos minerales,

los más abundantes son la hematita (fotografía a la izquierda) y la limonita de los cuales se extraen las tres cuartas partes del hierro que se obtiene en el mundo.


Hierro A grandes rasgos, los minerales

de hierro se localizan en los escudos y macizos antiguos en los que se ha desarrollado un largo proceso de mineralización y, a veces, en algunas zonas cercanas a cordilleras importantes, donde su levantamiento ha servido para traer depósitos metálicos hacia la superficie o cerca de ella.


Hierro Hay que destacar que una buena

fuente secundaria para obtenerlo, dadas las características de perdurabilidad de algunos de sus compuestos utilizados, es la chatarra, especialmente mediante su fundición en hornos eléctricos en las áreas que carecen de carbón.


Hierro La industria siderúrgica es

la que transforma al mineral de hierro en acero y en otras aleaciones diversas que, a su vez, constituyen las materias primas que conforman el material de trabajo de muchas otras empresas.


Hierro Además de mineral

de hierro esta industria emplea coque, caliza y una serie de metales como manganeso, níquel, cromo y vanadio, los cuales permiten obtener ciertas aleaciones.


A pesar de que el uso del hierro se remonta a épocas antiguas de nuestra civilización, más de 2000 años a.C., y a pesar de que una era de la civilización honra el comienzo de su uso rutinario por parte de la sociedad con su nombre, fue sólo a partir de la Revolución Industrial, ocurrida entre los siglos XVII y XIX, cuando se originó la industria siderúrgica que conformó la base de todas las demás actividades industriales.


El hierro es el más abundante de los metales de transición, constituye el 4,7% de la corteza terrestre.


El hierro puro es blanco plateado, se oxida rápidamente en presencia del aire húmedo y si bien fue utilizado por algunas civilizaciones antiguas para la generación de utensilios y armamentos mejores a los existentes, el descubrimiento del notable incremento en su dureza cuando se le incorporaba carbón a su estructura aumentó de forma importante su uso y aplicaciones.


Las ventajosas características del hierro son su gran dureza, maleabilidad y tenacidad, lo que hace posible darle distintas formas: fundirlo para luego moldearlo en caliente o mezclarlo para formar aleaciones, aleaciones por cierto tan variadas que algunas pueden hacerle perder algunas condiciones.


El hierro puro tiene una densidad elevada y la mayor desventaja para su uso es la facilidad con que se oxida y corroe al mantenerse en contacto con nuestra atmósfera común de vida.


Si bien los efectos debidos a la corrosión pueden ser subsanados mediante aleaciones con otros elementos, los de su densidad no.


Por ello, el aluminio puro o en ciertas aleaciones de menor densidad, y con mayor estabilidad química al ambiente, está siendo empleado cada vez más en aplicaciones que hasta hace poco le eran exclusivas al hierro.


Sin embargo, el hierro es insustituible para algunos usos, por lo que se trata de corregir algunas de sus desventajas mediante aleaciones con otros metales y con el carbono.


Así, el acero es hierro con una pequeña parte de carbono (1%) y otros metales, con lo cual el aumento de su dureza es significativo.

¿Cómo sabes que has tenidoun encuentro con la corrosión?

Cuando se observa el cambio y destrucción paulatina de cuerpos metálicos por acción de agentes externos se conoce qué es la corrosión.


La corrosión del hierro es una reacción química en la que, por ejemplo, el oxígeno molecular y el agua presentes en el aire reaccionan con el hierro metálico para formar una capa de metal oxidado.


La herrumbre es óxido de hierro (III) hidratado, de fórmula Fe2O3·nH2O, siendo n un número variable que indica el número de moléculas de agua que contiene el compuesto.


La oxidación del hierro y la corrosión de sus materiales se acelera en ambientes húmedos, al aire libre y, sobre todo, en sitios cercanos al mar.


La forma de corrosión conocida como óxido (herrumbre) es muy dañina para objetos fabricados con metal, ya que puede deformar y debilitar su estructura.


Sin embargo, existen formas de oxidación que son útiles porque constituyen una capa protectora sobre la superficie del metal, que impide que éste se corroa de manera más profunda y cambie el aspecto del objeto.

Factores que aceleran la corrosión

• El tipo de metal ya que, por ejemplo, el cromo se corroe más lentamente que el hierro mientras que metales valiosos tales como la plata esterlina, el platino y el oro se corroen muy lentamente.


• El medioambiente juega un papel importante en la rapidez con que se corroen los metales. Por ejemplo, los metales se corroen más rápidamente en climas calientes y húmedos que en climas fríos y secos.


• Sustancias químicas como el cloro y el cloruro de sodio aumentan drásticamente la rapidez de corrosión de algunos objetos. De ahí los grandes problemas de corrosión presentes en las zonas marinas.

¿Puede eliminarse la corrosión?

Por ejemplo, usando acero inoxidable, una mezcla de cromo y acero que forma una capa de óxido de cromo, la cual al oxidarse más lentamente que el hierro disminuye el proceso de corrosión.

No se puede eliminar, pero se puede disminuir. ¿Cómo?


Pintar es el método más corriente para prevenir la oxidación en barcos, vehículos y puentes. La pintura que se utiliza contiene plomo o zinc porque previene la corrosión. El minio con el que se protege el hierro contiene óxido de plomo.


Engrasar las herramientas y las diferentes partes móviles de las máquinas con una capa de grasa o de aceite.


Cubrir el objeto o material con un metal que no se oxide o lo haga mucho más lentamente mediante, por ejemplo, un proceso de galvanización. Otra forma es la de acoplar electrodos secundarios de “sacrificio”, por ejemplo de magnesio, que sean los que se oxiden en lugar del hierro.

Es hora de ser creativos...

Ordenar los siguientes tubos según la rapidez relativa de corrosión del hierro: clavos de hierro y aire húmedo, clavos de hierro y aire seco, clavos de hierro y agua, y clavos de hierro en oxígeno y agua.

Los aceros

El hierro fundido o arrabio contiene un 4% de carbono y cantidades variables de otros elementos como silicio, manganeso, azufre y fósforo.

Los aceros

Si se funde de nuevo se obtiene hierro colado que se emplea en piezas de moldeado.

Los aceros

Aunque es muy duro resulta quebradizo para piezas de maquinarias.

Los aceros

A partir del arrabio se obtiene el acero eliminando parte del carbono y otros elementos mediante un proceso de oxidación en el que se utiliza oxígeno caliente y a presión.

Los aceros

El acero es un hierro cuyo contenido en carbono oscila entre el 0,5 y el 1,7%.

Los aceros

Mediante tratamiento térmico o agregando otros metales, se obtienen aceros especiales que poseen propiedades adecuadas para distintas aplicaciones tecnológicas:

Los aceros

Si el acero se calienta a elevada temperatura y posteriormente se somete a un enfriamiento rápido, proceso que se denomina temple del acero, su dureza aumenta pero se hace más quebradizo.

Los aceros

Si se calienta al rojo vivo y luego se enfría lentamente, que es el llamado recocido del acero, pierde dureza y se hace más plástico.

Los aceros

Si se funde con otros metales se obtienen aceros de características especiales, como los que aparecen en el siguiente cuadro.

Los aceros

El aluminio

El aluminio es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno, el silicio y el hierro.

El aluminio

Sin embargo, su concentración no suele ser tan grande como la del hierro por lo que se necesitaría procesar una mayor cantidad de mineral para obtener una tonelada de este metal, si se compara con lo que se debe procesar para obtener el hierro.

El aluminio

Ya que el aluminio es más reactivo que el hierro debería oxidarse más rápidamente (ver escala de reactividad de los metales) pero en apariencia no lo hace.

El aluminio

Lo que ocurre es una rápida reacción de oxidación del aluminio que forma una capa exterior de Al2O3 que no se desprende, como sucede con la herrumbre, e impide que el oxígeno siga atacando al aluminio.

El aluminio

Es el metal más usado en el mundo entero.

Las industrias de transporte aéreo y terrestre lo emplean como componente estructural debido a su resistencia y baja densidad.

El aluminio

El aluminio ha hecho que los autos y los aviones sean menos pesados, requiriendo un menor consumo de combustible para su movilización.

El aluminio

Es también un excelente conductor de la electricidad, por lo que se utiliza para elaborar las más resistentes líneas de transmisión de electricidad.

La bauxita: un recurso mineral importante

La bauxita es el mineral que contiene una proporción de aluminio suficientemente elevada como para justificar su explotación (25% de este metal).


Está formada por depósitos de arcilla de tipo laterítico, que constituyen acumulaciones de óxido de aluminio (junto con óxidos de hierro y silicatos) formados mediante un proceso climático relativamente largo.


Los países que producen mayor cantidad de bauxita son: Venezuela, Australia, Guinea, Jamaica, Brasil, China, India, Surinam y otros que, en su mayoría, forman parte del llamado mundo en desarrollo.


En Venezuela, los principales yacimientos de bauxita se encuentran en los Pijiguaos (foto), al oeste del estado Bolívar (unos 60 km al sur de La Urbana, junto al río Suapure).


Otros yacimientos están localizados en las proximidades de Upata y en la Gran Sabana.

¿Sabías que...?

Para producir una tonelada métrica de aluminio es necesario consumir entre 15.000 y 20.000 kilovatios de electricidad.

¿Sabías que...?

Este elevado consumo energético se explica porque la separación del aluminio se hace por electrólisis, y para ello es necesario fundir la alúmina pasándola a través de una corriente eléctrica muy intensa.

¿Sabías que...?

La necesidad de contar con una fuente de energía eléctrica barata, obliga a que las plantas metalúrgicas de aluminio se ubiquen cerca de las centrales hidroeléctricas y no de los yacimientos de bauxita.

El aluminio

Aluminio y metalurgia

No hay duda de que las relucientes pepitas metálicas que se encuentran entre la arena y las rocas fascinaron a los hombres primitivos, simplemente por su apariencia.


Sin embargo, en algún momento alguien descubrió que los metales se podían configurar en herramientas.


Los primeros metales utilizados fueron, sin duda, aquellos existentes en estado natural.

Después se encontró que al calentar algunas rocas con carbón, en una hoguera, se producían metales.


Ahora hemos comprobado que estas rocas contienen compuestos metálicos que se pueden reducir al estado metálico por reacción con carbón (carbono) o con el monóxido de carbono obtenido por la combustión parcial del carbón.


Probablemente el cobre fue el primer metal producido en esta forma.

Más tarde se supo que de las rocas que contenían compuestos de cobre y de estaño se podía obtener bronce y así ocurrió la primera aleación fabricada.

Éste fue el origen de la metalurgia.

¿Sabías que...?

El “drano” sólido es un desatascador de cañerías que consiste en una mezcla de pedazos pequeños de aluminio metálico e hidróxido de sodio sólido.

¿Sabías que...?

Cuando se le añade agua, el aluminio reacciona con el NaOH (ac) y produce gas hidrógeno en una reacción altamente exotérmica que desatasca la cañería.

¿Sabías que...?

El corindón es un mineral duro de óxido de aluminio Al2O3.

¿Sabías que...?

EL óxido puro es incoloro pero en presencia de impurezas puede tomar diversos colores.

¿Sabías que...?

El zafiro (azul) y el rubí (rojo) son corindón de calidad de gema.

Ácido sulfúrico, H2SO4:El rey de los productos químicos

En Estados Unidos el azufre se encuentra en forma muy pura en depósitos subterráneos a lo largo de la costa del Golfo de México.


En Venezuela se producen grandes cantidades de este elemento a partir del petróleo.


El azufre es la materia prima para la producción del ácido sulfúrico, la principal sustancia química comercial por tener una amplia variedad de usos en metalurgia.


Se utiliza en refinado de petróleo, baterías de automóviles, fabricación de fertilizantes y en muchos otros productos.


El ácido sulfúrico también puede producirse, directamente, a partir del dióxido de azufre proveniente de la fundición de cobre o de plomo, proceso que requiere extremar los cuidados ambientales pues si no se recupera el dióxido de azufre se contamina el entorno.

¿Sabías que...?

La producción de ácido sulfúrico es uno de los índices del desarrollo de la industria química de un país.

Esto se debe a sus múltiples aplicaciones.

Estructura de Lewisdel ácido sulfúrico

Propiedades del ácido sulfúrico

Es un líquido incoloro, viscoso y más denso que el agua, ρ = 1834 k/m3 a 25 ºC.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/24/Sulfuric-acid-3D-vdW.png

Propiedades del ácido sulfúrico Es además fuertemente

deshidratante, y por ejemplo al actuar sobre sustancias como el azúcar, la celulosa y otros hidratos de carbono, deja el carbono en estado libre, es decir absorbe el agua que puede estar contenida en diversas sustancias.

Por tu seguridad...

Si te cayera ácido sulfúrico en el cuerpo o en la ropa, lávate inmediatamente con abundante agua o preferentemente con una solución de bicarbonato de sodio.

Nunca succiones directamente con la boca este o ningún otro ácido al utilizar la pipeta.

El ácido fosfórico: H3PO4

El ácido fosfórico se cuenta entre las diez sustancias químicas que se producen industrialmente en mayor cantidad.


De fórmula química H3PO4, este ácido constituye la fuente de unos importantes químicos llamados fosfatos.


Estructura de Lewisdel ácido fosfórico

¿Sabías que...?

Muchos insecticidas contienen compuestos organofosforados que son altamente tóxicos para los humanos ya que bloquean la transmisión de señales eléctricas en el sistema respiratorio, causando parálisis y muerte por sofocación.


El fósforo en el organismo es un elemento esencial en los ácidos nucleicos que regulan el desarrollo de los seres vivos.

También se halla en la molécula de ATP que puede intervenir en los intercambios energéticos dentro de la célula de dos formas: cargándose de energía o cediéndola.


Las plantas toman el fósforo disuelto en el agua en forma de fosfatos solubles, que es como se fabrican estos abonos a partir de un mineral insoluble de origen orgánico, la fosforita o fosfato tricálcico, Ca3(PO4)2.


El pentóxido de fósforo se usa para absorber agua en los desecadores de laboratorio y en las cajas secas para eliminar vapor de agua.


El compuesto tripolifosfato de sodio (Na4P3O10) ha sido ampliamente utilizado como ingrediente de los detergentes ya que es capaz de romper y suspender manchas en la ropa durante el lavado formando complejos solubles en agua.


Los compuestos de fósforo al ser desechados en lagos o ríos ocasionan serios problemas de contaminación: es lo que se conoce como proceso de eutrofización.


El fosfato es un nutriente que aumenta el crecimiento vegetal en los cuerpos de agua con una consiguiente disminución de oxígeno disuelto y un desequilibrio del balance ecológico, por esta razón se ha reducido el contenido de fosfatos en los detergentes.

Ácido Nítrico: HNO3

El nitrógeno es una de las sustancias químicas más utilizadas en los procesos industriales.

Planta de ácido nítrico


Gran cantidad se obtiene del aire pero también de importantes depósitos de salitre (KNO3 salitre de potasio o NaNO3 también llamado salitre chileno).



Estos compuestos se utilizan fundamentalmente en la producción de fertilizantes.



Debido a su gran solubilidad en agua, las sales de nitrato también son usadas para otros fines, por ejemplo: el NaNO3 para preservar la carne, el KNO3 para la fabricación de la pólvora y el AgNO3 para preparar los reveladores de película fotográfica.



El ácido nítrico fue preparado por primera vez por Glauber, en 1648, a partir del nitrato de potasio.

En 1783 Cavendish logró determinar su composición.



El ácido nítrico, además de sus propiedades como ácido fuerte en soluciones acuosas, es un buen agente oxidante.

Estructura de Lewisdel ácido nítrico


Por esta razón los alquimistas lo usaron bajo la denominación de “agua fuerte” en la separación de oro y plata.

Estructura de Lewisdel ácido nítrico

Alfred Nobel

Alfred Nobel nació en Estocolmo, Suecia, en 1833, y en 1866 inventó la dinamita y construyó compañías y laboratorios en más de 20 países.

En 1895, un año antes de su muerte, decidió dedicar parte de su fortuna al Premio que lleva su nombre.

Interesante

Algunos microorganismos o bacterias son capaces de fijar nitrógeno.

La más común de estas bacterias es el rhizobium.

Interesante

En la fotografía podemos apreciar nódulos fijadores de nitrógeno en las raíces de una planta leguminosa.

Interesante

Estos nódulos contienen rhizobium que convierte el nitrógeno atmosférico elemental en compuestos de nitrógeno solubles en agua.

El amoníaco: NH3

El amoníaco se encuentra en el aire del ambiente, en el suelo, en el agua, en plantas y animales e, incluso, en seres humanos.

Planta de amoníaco

El amoníaco: NH3

La exposición a niveles altos de amoníaco puede producir irritación y quemaduras serias en la piel y en la boca, la garganta, los pulmones y los ojos.

Planta de amoníaco

El amoníaco: NH3

Si la exposición es a niveles muy altos, puede hasta provocar la muerte.

El amoníaco está presente en la naturaleza y puede ser manufacturado.

Planta de amoníaco

El amoníaco: NH3

Es una fuente importante del nitrógeno que necesitan las plantas y los animales.

Las bacterias que se encuentran en los intestinos pueden producir amoníaco.

Planta de amoníaco

El amoníaco: NH3

Su olor es característico y fácilmente reconocido por mucha gente ya que se usa en sales aromáticas, en muchos productos de limpieza domésticos e industriales y en productos para limpiar vidrios.

Planta de amoníaco

¿Sabías que...?

El amoníaco (NH3) fue la primera molécula compleja encontrada en el espacio interestelar.

Su presencia ha sido confirmada en nubes de polvo cósmico, en la Vía Láctea y en estado sólido es uno de los constituyentes de los anillos de Saturno.

Estructura de Lewisdel amoníaco

Propiedades

Es un gas incoloro (25ºC), de olor picante que irrita las mucosas nasales y la conjuntiva de los ojos, excitando la glándula lacrimal.

Se licua a 25 ºC y 10 atm de presión.

Propiedades

Es muy soluble en agua: en condiciones normales 100 litros de gas en un litro de agua.

Las disoluciones acuosas poseen carácter básico (hidróxido de amonio).

Usos

Se combina con diferentes componentes de los suelos y se convierte en un excelente nutriente para las plantas.

Usos

Se usa igualmente en la obtención de derivados nitrogenados como la hidracina,

H2N-NH2, la urea, CO(NH2)2 muy empleada como abono, y en la fabricación de plásticos.

El amoníaco: NH3

Para saber más...

Química de los fertilizantes

El cultivo intensivo de especies vegetales resulta hoy fundamental para cubrir las necesidades alimenticias de los casi 6000 millones de habitantes que pueblan nuestro planeta.


Pero este tipo de cultivo produce el agotamiento en el suelo de elementos imprescindibles para las plantas, como lo son: el nitrógeno, el fósforo, el potasio, el calcio y el azufre.


Además de éstos, a las plantas les son necesarios, aunque en cantidades muy pequeñas, los llamados oligoelementos: magnesio, hierro, cobre, boro, manganeso, zinc y silicio.


Para reponer todos los anteriores elementos, se emplean grandes cantidades de abonos o fertilizantes obtenidos industrialmente.

El óxido nítrico: Un compuesto importantepara muchas funciones fisiológicas

Louis Ignarro, Premio Nobel de Medicina (1998), defendió los beneficios del óxido nítrico (NO) también llamado monóxido de nitrógeno, molécula que se produce naturalmente en el organismo y que es vital para la protección de los vasos sanguíneos.


El científico señaló que “el óxido nítrico (...) además de proteger contra las enfermedades cardiovasculares, se ha probado que ayuda a prevenir la apoplejía, el infarto al miocardio y la hipertensión pulmonar en niños y adultos.


También es valioso para la memoria y el aprendizaje, se asocia con la protección contra la enfermedad de Alzheimer y la demencia senil.


Se ha utilizado en el desarrollo de productos contra la disfunción eréctil que han causado revoluciones comerciales y medicinales en los últimos años.


El óxido nítrico producido en el organismo funciona como un factor que mantiene la salud del endotelio, la pared de las células que reviste los vasos sanguíneos…”.


El óxido nítrico (NO), un radical libre gaseoso, es un importante mediador en muchos procesos fisiológicos y patológicos.


Cruza fácilmente las membranas y actúa como mensajero intercelular modulando el flujo sanguíneo; desempeña también un importante papel a nivel endotelial como agente antitrombótico.


Se ha visto además que tiene acción antimicrobiana y puede actuar como destructor de células cancerosas.

Se produce por la acción de la óxido nítrico sintetasa, enzima que tiene tres isoformas.


Aunque el NO es un radical libre tiene muy poca toxicidad dado que es muy volátil y no se acumula.


Sin embargo, se vuelve altamente tóxico por la reacción con un radical superóxido y la formación de peroxinitrito que es un oxidante muy potente.


El peroxinitrito (ONOO) se ha relacionado con enfermedades renales, crónicas e inflamatorias, con procesos neurodegenerativos y artritis reumatoide.

Abonos nitrogenados

Los abonos nitrogenados

El nitrógeno es un elemento presente en la estructura molecular de sustancias orgánicas como la clorofila, los aminoácidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.


El estiércol se ha empleado desde la antigüedad como abono natural, pero el nitrógeno procedente de estos restos orgánicos debe pasar, antes de ser asimilado por las plantas, por un proceso de mineralización llevado a cabo, en primer lugar, por bacterias anaerobias que lo transforman en amoníaco y, después, por bacterias nitrificantes aerobias que oxidan este compuesto a nitratos.


Como estos abonos naturales no cubren la demanda de los agricultores, es preciso fabricar abonos nitrogenados a partir de nitrógeno atmosférico, obteniendo primero amoníaco y después nitratos.


Los principales abonos nitrogenados son el amoníaco, la urea, el nitrato amónico y el sulfato amónico.

Un poco de historia...

Fritz Haber nació en 1868 en Bretslao, Alemania.

Estudió ciencia en Berlín y trabajó en la escuela de ingeniería de Karlsruhe investigando en tecnología química.


A partir de 1906, fue profesor de esa escuela en la época de la expansión técnica e industrial y del florecimiento de la ciencia en Alemania.

En 1912 como director del Instituto Kaiser Wilhelm en el área de físicoquímica,

Haber fue uno de los científicos mas respetados de su país.


Uno de sus primeros proyectos allí fue el desarrollo de equipos de seguridad para detectar gases peligrosos en minas, pero enseguida los científicos de esa institución cambiaron los objetivos de la ciencia destinándolos a la guerra.


A Haber se le pidió que desarrollara nuevas sustancias de uso bélico lo que hizo con gran eficiencia.

Estuvo a favor de los ataques masivos con gas para hacer que la guerra terminara más rápido por lo que trabajó en otras armas mortíferas, incluyendo el gas mostaza.


Al parecer no se sintió culpable respecto de usar la ciencia para producir armas de guerra, pues afirmó: “El hombre le pertenece al mundo en tiempos de paz, pero a su país en tiempos de guerra”.

Sin embargo, su esposa estaba atormentada por la participación de Haber en la guerra y en 1916 se suicidó.


Este controversial químico fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1918 por el desarrollo de un método de obtención del amoníaco por combinación directa de sus elementos, el nitrógeno y el hidrógeno.

Carl Bosch adaptó más tarde este método para su uso comercial.


En 1933, Haber fue expulsado de su país por ser judío.

Aceptó un trabajo en la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, pero murió un año más tarde, desilusionado y en la miseria, víctima de un infarto.

Las dos caras del proceso Haber

Así como el Proceso Haber había sido empleado para la producción de fertilizantes, también el amoníaco se había utilizado para la producción de ácido nítrico, el cual permite la manufactura de explosivos.


Éstos tienen importantes usos pacíficos: minería, construcción de túneles y carreteras, y demoliciones, aunque también puede usarse para la guerra.


Así, el Proceso Haber ayudó a alimentar a millones de personas pero, al mismo tiempo, tuvo algunas responsabilidades en la muerte no de miles sino de millones de personas en las dos guerras mundiales.


Éste es un ejemplo de cómo la ciencia puede ser usada para el bien o para el mal.


Una de las principales razones por las cuales Alemania perdió la Primera Guerra Mundial no fue por la escasez de explosivos sino porque el ejército usó tal cantidad de compuestos nitrogenados que no quedaron suficientes para los agricultores.


Entre 1917 y 1918 las cosechas fueron desastrosas.

Irónicamente, en el país en donde se encontró la solución al problema del nitrógeno, escaseaba el trigo y la gente moría de hambre.

El cemento

El cemento Portland es una mezcla de silicatos de calcio, aluminato de calcio, óxidos de calcio y mineral de hierro obtenida artificialmente por la calcinación de caliza y arcilla.

El cemento

Algunas canteras contienen los compuestos básicos en la proporción adecuada para fabricar un buen cemento.

En cualquier caso, es necesario el análisis previo de la mezcla, antes de su pase al horno, por si hubiera que agregar algún componente.

El cemento

Fraguado del cemento El cemento mezclado con

agua, arena y grava (hormigón) experimenta un primer fraguado que le da cierta resistencia dentro de las primeras 24 horas.

El cemento

Este proceso consiste en una deshidratación del aluminato de calcio y en la posterior hidrólisis (descomposición por el agua) dando hidróxido de calcio Ca(OH)2 e hidróxido de aluminio Al(OH)3.

El cemento

El fraguado definitivo tarda un mínimo de un mes, tiempo en el cual la mezcla adquiere gran dureza y resistencia.

Óxido de calcio El óxido de calcio, CaO, está

entre las diez sustancias químicas industriales más importantes.

Se prepara por calcinación del carbonato de calcio.

La piedra caliza y las conchas marinas son las posibles materias primas.

Óxido de calcio El óxido de calcio se conoce

comercialmente como cal viva o simplemente cal.

Gran parte del óxido de calcio producido es utilizado en la obtención de hierro por reducción de sus menas en un alto horno, las cuales contienen óxidos de hierro con impurezas de silicatos.

Óxido de calcio Se agrega una carga

de mena de hierro, carbón y óxido de calcio por la parte superior del horno y por el fondo fluye una corriente de aire comprimido.

Óxido de calcio El objetivo del óxido de

calcio es combinarse con el dióxido de silicio (arena) y las impurezas de silicatos que hay en la mena de hierro para producir un material vítreo (llamado ganga).

Óxido de calcio Ésta se funde y fluye por el

fondo de donde se extrae. La reacción ocurre entre el

óxido básico (óxido de calcio) y un óxido ácido (dióxido de silicio), por ejemplo.

Los productos cerámicos y el vidrio

Se supone que la cerámica surgió, entre las civilizaciones primitivas, como resultado del endurecimiento de objetos de barro puestos al fuego.


Los hallazgos más antiguos se remontan a unos 5 500 años a.C. El vidrio apareció mucho después, en torno al año 3 000 a.C.


Los productos cerámicos La cerámica es producto de

la calcinación de la arcilla (barro cocido).

La arcilla es una roca sedimentaria y blanda que contiene principalmente feldespato (KAlSi3O8).

Mujer bebiendo de un botijoWilliam-Adolphe Bouguereau (1825-1905)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e0/William-Adolphe_Bouguereau_%281825-1905%29_-_Thirst_%281886%29.jpg


La acción del agua y del dióxido de carbono elimina lentamente el potasio y queda la arcilla pura o caolín, término de origen chino.

Con esta arcilla, de color blanco, se fabrica la loza o porcelana de calidad.

Objetos de porcelana china


Las arcillas impuras contienen, además de caolín, compuestos de hierro, carbonato de calcio y carbonato de sodio.

Los objetos cerámicos moldeados con esta arcilla, como cazuelas, cántaros, tejas y ladrillos, al ser cocidos adquieren un color rojizo debido a los óxidos de hierro.


Después de la primera cocción la cerámica es porosa.

Para hacerla impermeable a los líquidos se la barniza con una pasta de caolín y sílice, previamente pulverizados, y se cuece de nuevo.

Jarrón de cerámica protocorintia


La decoración en color de la porcelana se lleva a cabo con pinturas de óxidos metálicos, seguida de una última cocción.Jarrón del s. XI

Porcelana Song (China)

El vidrio

Aunque a veces se le llama cristal, el vidrio es un material amorfo, es decir, sin estructura cristalina.

El vidrio Básicamente es un silicato

de sodio y de calcio que se obtiene al fundir una mezcla de sílice, carbonato de calcio y carbonato de sodio.

Tal es el vidrio básico que es empleado en la fabricación de cristales para ventanas.

¿Sabías qué...?

El vidrio Pyrex, que contiene además boro y aluminio, posee un coeficiente de dilatación pequeño y, por tanto, es relativamente más resistente al “choque térmico” (cambios bruscos de temperatura) que normalmente provoca la ruptura de otro tipo de vidrio de composición diferente.

¿Sabías qué...?

Por ello se utiliza para fabricar vasos de laboratorio y bandejas para el horno.

El vidrio con aplicaciones ópticas y un alto contenido de plomo presenta un índice de refracción mayor.

Los productos químicos

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