TABLA DE CONTENIDO

OBJETIVOS

INTRODUCCIÓN

LA MAGNETITA

ANTECEDENTES

OBTENCIÓN

APLICACIONES Y USOSIMPACTOSCONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

OBJETIVOS

Investigar a fondo y comprender la importancia del papel que desempeña la

magnetita en la vida moderna; analizando origen, los diversos métodos de

obtención, sus propiedades, aplicaciones y usos en la actualidad en pro del

desarrollo tecnológico e industrial para satisfacer nuestras necesidades.

Observar y analizar el impacto económico, ambiental y social que causa el uso de

la magnetita en la industria a nivel global.

Abstraer conocimientos que nos ayuden a comprender los beneficios de la

magnetita en la industria y en la vida moderna, contribuyendo así en   nuestra

formación como ingenieros químicos.

Conocer cronológicamente la importancia de la magnetita a través de la historia,

observando su evolución como material tecnológico.

INTRODUCCION

Desde la antigüedad, el hombre ha utilizado las propiedades de la magnetita para

comprender y dominar la naturaleza del fenómeno llamado magnetismo,

permitiéndose así guiarse usando el campo magnético del planeta tierra;

posteriormente, el hombre ha aprovechado más eficientemente las ventajas y

características de la magnetita con aplicaciones tan relevantes como la medicina y

la astronáutica, y tan nefastas como las ciencias militares y la guerra.

Biológicamente la magnetita juega un papel protagónico   en

la vida de los seres vivos en cuanto a la orientación, la manifestación de los

instintos y necesidades migratorias; formando parte de la anatomía animal

estando presente en   ejes funcionales importantes tales como el sistema

nervioso, circulatorio y óseo, debido a que es el material más denso y duro

sintetizable por un ser vivo.

Por su versatilidad y propiedades especiales la magnetita, se ha convertido en un

material indispensable para el desarrollo tecnológico en la actualidad.

Por esto es importante conocer mediante el análisis e   investigación, las

propiedades y características, fuentes y antecedentes, aplicaciones e impactos de

la magnetita en la vida moderna.

LA MAGNETITA

La magnetita Fe3O4, es un óxido de hierro, ferromagnético y semiconductor, de

un color negro muy intenso. Posee valencia mixta (Fe2++Fe23++O42-), en el cual

algunos iones ferrosos y férricos comparten los electrones de valencia, lo que

permita que sea un compuesto frecuentemente no estequiométrico, tiene la

capacidad de aceptar en su estructura cristalina la presencia de cationes como

Cr3+, Al3+, Cu2+, Mn2+.

Es relativamente abundante en la naturaleza, se encuentra dispersado como

mineral incorporado a rocas ígneas y

metamórficas. Muchos de los granos negros

que se pueden observar en la arena de los

ríos, lagos y mares están compuestos por

este material.

Gracias a estas características, es un

material adecuado para evaluar en el

laboratorio diversos modelos teóricos, sobre

todo, los relacionados con el magnetismo.

La propiedad magnética de esta sustancia

se debe a que en su composición están

presentes dos tipos de hierro (Fe2 y Fe3)

esto aumenta el flujo de electrones, con lo

que se genera un potente campo magnético

natural.

La siguiente tabla, recopila información

básica acerca de la magnetita:

ANTECEDENTES

El primer material magnético que el hombre observó en la naturaleza, experimentó

y usó tecnológicamente, fue el mineral llamado magnetita, Fe3O4, un material

sólido natural no metálico que puede atraer hierro. Esta propiedad fue registrada

por primera vez en la historia en escritos griegos conocidos alrededor del año 800

a.C. Su significado científico y tecnológico fue apreciado y usado tiempo después.

La magnetita fue el primer material magnético usado tecnológicamente porque

formó la primera brújula, instrumento de navegación y orientación fundamental

para el hombre, sobre todo durante los siglos pasados. 

El origen del descubrimiento de la magnetita como imán natural no puede

asignarse a un solo lugar o pueblo; además, diversas leyendas envuelven su

origen.

    • La más extendida de ellas nos dice que ciertas piedras, muy abundantes en

Magnesia, región de Grecia, atraían fuertemente objetos de hierro y de aquí se le

dio el nombre de magnetita a dicho mineral.

    • En otra se dice que el pastor Magnes, de allí magnetismo, se quedó pegado a

la tierra, ya que los clavos de sus sandalias fueron atraídos muy fuertemente por

estas piedras.

    • En otras leyendas se habla de estatuas de hierro suspendidas en el aire

debido a su colocación en domos magnéticos.

Sus más antiguas referencias datan de los años 600 a.C.

    • Fue Tales de Mileto (625 a. C. y 545 a. C.) el primer filosofo que estudio la

propiedad de atracción de ciertos metales presentes en el mineral denominado  

"magnetita".

• Dos siglos después, Platón hizo decir a Sócrates que la magnetita no sólo atraía

anillos

de hierro, sino que les impartía un poder similar para atraer a otros anillos,

fenómeno que en la actualidad llamamos magnetización por inducción. De esta

manera se formaban cadenas de anillos, colgados unos de otros.

• En China, la primera referencia a este fenómeno se encuentra en un manuscrito

del siglo IV a. C. titulado Libro del amo del valle del diablo: “La magnetita atrae al

hierro hacia sí o es atraída por éste”.

Gracias a peculiaridad de la magnetita en la antigüedad se consideró como

símbolo de virilidad:

• Los griegos consideraban que convertida en amuleto, dotaba de fuerza y valor a

los luchadores que ofrecían su espectáculo al público.

• Los emperadores romanos solían regalar anillos o colgantes de magnetita a sus

gladiadores favoritos para que vencieran en las contiendas.

• Los bárbaros que invadieron Europa llevaban colgantes de esta piedra para

ganar valor durante la batalla.

• En los países árabes, sin embargo, este amuleto se utilizaba para dotar de

benevolencia a quien lo llevara.

• Asirios y sumerios poseían una fórmula mágica en la que sumergían la

magnetita, y luego empleaban el aceite para untarse el cuerpo antes de participar

en orgías u otras situaciones amorosas en las que fuese preciso demostrar una

virilidad interminable.

En la Edad Media, en cambio, se consideraba que un puñal tallado en magnetita

siempre resultaba mortal, pues la piedra envenenaba la sangre humana.

Durante la Segunda Guerra Mundial la magnetita fue extraída y enviada en

grandes cantidades desde Kiruna; una ciudad del remoto norte de Suecia donde

se halla el más grande yacimiento de magnetita, hasta Alemania donde se

utilizaba para la industria armamentista nazi.

Una vez conocido el fenómeno magnético por el hombre, se dieron dos desarrollos

en extremo importantes a partir de él. Un desarrollo tecnológico, el cual fue la

brújula. Y otro desarrollo de conocimiento, el cual refiere a las investigaciones y

explicaciones del fenómeno.

En los últimos años se ha incrementado notoriamente el uso de la magnetita y de

otros óxidos de hierro, para colorear ladrillos de concreto. La rápida expansiones

tecnológica de la humanidad, desde la segunda guerra mundial, ha estimulado la

investigación sobre su obtención y sus aplicaciones en campos tan diversos como

el magnetismo, la biotecnología, la catálisis, la astronáutica, los nuevos materiales

y la medicina.

OBTENCION

Generalmente, la magnetita no es muy abundante, pero puede encontrarse en

diferente tipo de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, hasta en algunos

meteoritos. La mayoría de las rocas ígneas que se forman en las profundidades

contienen una pequeña cantidad de cristales de magnetita. La magnetita también

puede encontrarse en las rocas metamórficas que se formaron de las rocas

sedimentarias ricas en hierro.

La arena negra granulada que se encuentra en algunas playas, y en otros lugares,

está hecha de magnetita.

Existen algunos yacimientos de magnetita en ambientes de tipos diversos. Hay

gran abundancia de este material en la zona de Kiruna, Suecia. Otros yacimientos

conocidos son Alemania, Suecia, Rumanía, Italia, Austria, Finlandia y Suiza.

A través de diferentes métodos es posible obtener la magnetita en forma sintética,

mejorando notoriamente su pureza, propiedades y posibilidades de aplicación.

Entre dichos métodos se cuentan la hidrólisis de sales de hierro, la técnica sol-gel

y la síntesis a partir de otros óxidos.

La hidrólisis es la reacción del agua con una sustancia. Entre las sustancias que

pueden sufrir esta reacción se encuentran numerosas sales (en este caso una sal

de hierro, magnetita), que al ser disueltas en agua, sus iones constituyentes se

combinan con los H3O+con los OH-, procedentes de la disociación del agua. Esto

produce un desplazamiento del equilibrio de disociación del agua y como

consecuencia se modifica el pH. Las sales de los ácidos débiles o bases débiles

se hidrolizan por acción del agua, dependiendo el grado de la reacción de la

debilidad del ácido o la base. Es decir, cuanto más débil sea el ácido o la base,

mayor es la hidrólisis.

El método de sol-gel es empleado para obtener nano películas de óxidos

metálicos, el cual es un método económico y relativamente fácil. Un sol es una

suspensión coloidal de partículas sólidas en una fase líquida, donde las partículas

dispersas son los suficientemente pequeñas para permanecer suspendidas por el

movimiento Browniano. Y un gel es una red de material sólido conteniendo un

componente líquido, ambos componentes se encuentran en un estado altamente

disperso. La mayoría de los procesos de sol-gel se pueden categorizar en tres

métodos:

1. Un sol coloidal es preparado y las partículas coloidales (polvo) son precipitadas

del sol (usualmente por un cambio de pH). Los polvos resultantes se secan y se

procesan usando técnicas de procesamiento cerámico tradicionales.

2. Se prepara un sol, al igual que en el primer método, las partículas se enlazan

para formar un gel (en lugar de precipitarse), posteriormente, el gel se seca, para

formar una cerámica porosa y se calcina para cristalizar o densificar el material.

3.En este método, el gel se forma por la polimerización de unidades oligoméricas

(en lugar de partículas coloidales).

Tanto en el segundo como en el tercer método, las soluciones coloidales pueden

ser lanzadas, rociadas o sumergidas encima de los sustratos antes de la gelación.

El segundo método se conoce como el proceso de “sol-gel dip-coating”.

Una vez que se formó el sol, el sustrato (previamente tratado para asegurar una

buena adherencia) es sumergido en la solución coloidal y se retira de manera

uniforme en una ambiente especifico.

APLICACIONES Y USOS

La magnetita como mineral contiene un 72% de hierro (es el mineral con más

contenido en hierro), y esta se aplica en presencia de carbonato de calcio

(CaCO3) y coque (combustible derivado del carbón mineral) a altas temperaturas

para   obtener   hierro.

En los seres vivos la magnetita se encuentra sintetizada en la anatomía de

diferentes animales y organismos unicelulares que utilizan esta para orientarse en

el campo magnético de la tierra.

También es usada en navegación, para los mecanismos de la brújula, debido a

que obedece al campo magnético de la tierra, tiende a apuntar al polo norte

terrestre, es decir el polo sur magnético de la tierra.

En las construcciones   se usa como añadido natural de alta densidad (4,65 hasta

4,80 kg/L) en hormigones y otros materiales resistentes, además provee

protección radiológica.

En el campo de la industria se aplica la magnetita para las tuberías de las calderas

ya que su estabilidad a altas temperaturas brinda protección a los tubos de la

caldera.

La magnetita ha sido un pigmento tradicionalmente utilizado en pinturas, linóleo,

textiles, vidrios convencionales y vidrios cerámicos, ya que produce

las tonalidades verde, azul claro y negro. La magnetita fue utilizada como

pigmento en obras rupestres; un ejemplo de esto son las pinturas de las cuevas de

Altamira en España, que datan del año 1600 a.C.

En el magnetismo, la magnetita es utilizada en la fabricación de imanes

permanentes y tiene aplicaciones tecnológicas en dispositivos de alta frecuencia,

almacenamiento de datos y grabaciones magnéticas de alta densidad. En estos

casos se emplean partículas ultra finas mezcladas con otro oxido de hierro

llamado magheita (Fe2O3) con una previa incorporación de cobalto y boro en su

estructura cristalina. Se pueden obtener polvos a escala manométrica, que

permiten un mayor almacenamiento de datos. Algunas magnetitas sintéticas

poseen comportamiento superparamagnetico, por lo cual se estudia actualmente

su empleo en la elaboración de cartuchos de tinta para impresoras y

fotocopiadoras.

En la biotecnología, la magnetita ha sido ensayada como inmovilizador de

enzimas y de otras sustancias empleadas para precipitar elementos tóxicos

presentes en aguas residuales.

Por su facilidad para absorber cationes metálicos y vapor de agua se esta usando

magnetita en sensores de gases o en mecanismos de seguridad que indican

escapes de gases.

Así mismo, está siendo utilizada en procesos de catálisis, pues, por ejemplo, se

comporta como un excelente catalizador para la descomposición de peróxido de

hidrogeno.

En la ciencia astronáutica la magnetita es útil en la reducción de dióxido de

carbono (CO2) a carbono, con producción de oxigeno, como método para

mantener la regeneración y el suministro constante de oxigeno en la naves

espaciales.

En medicina se emplea a la hora de realizar un examen por medio

de resonancia magnética, ya que antes de realizar este examen el paciente debe

tomar una dosis de una sustancia denominada “Medio de Contraste” con el

propósito de mejorar el contraste en las imágenes del órgano estudiado; esta

sustancia contiene en sus ingredientes un alto contenido de magnetita. Por otro

lado, se conocen estudios acerca de la utilización de magnetita en la elaboración

de suplementos alimenticios de hierro ayudando así a curar enfermedades como

la anemia y otras asociadas a la falta de hierro. En cardiopatías se usa una unidad

de circulación artificial, con el fin de incorporarla a corazones artificiales,

empleando sangre mezclada con partículas de magnetita, para posteriormente

aplicarle un campo magnético al fluido manteniendo así la circulación de la sangre.

Debido a sus potentes propiedades magnéticas, la magnetita, es utilizada en

tratamientos para combatir células cancerígenas.

En la actualidad se fabrican fibras de magnetita para la fabricación de materiales

compuestos utilizados en prótesis y en dispositivos para hornos de microondas.

Existen además, materiales compuestos superparamagneticos, con matriz

polimérica y una dispersión de magnetita, con aplicaciones en el campo de la

robótica y la inteligencia artificial.

IMPACTOS

Social:

En la actualidad, se han descubierto muchas aplicaciones de la magnetita en las

ciencias médicas, esto significa un impacto social positivo, ya que, se mejora la

calidad de vida de personas con afecciones a la salud, como, cardiopatías,

neuropatías, enfermedades relacionadas con la falta de hierro y cáncer. Gracias a

su magnetismo fuerte, facilita los procesos de resonancia magnética para

reconocimiento de órganos afectados por alguna

patología.

Por otra parte, la magnetita, ha contribuido como fuente importante de hierro y, por

consiguiente, acero; esto ha sido utilizado con fines bélicos. En la segunda guerra

mundial, la   ciudad de kiruna (el yacimiento más grande encontrado de magnetita)

brindaba soporte al frente almenan nazi, enviándole enormes cargamentos de

magnetita para la fabricación de armamento.

Esto constituye un impacto social negativo.

Ambiental:

En el proceso de lavado de carbón mineral, se utilizan grandes cantidades de

magnetita, una vez terminado el proceso, los desechos (restos de magnetita y

arcilla de carbón) son vertidos en ríos, esto produce mucha contaminación a los

ecosistemas acuáticos e infertilidad en los terrenos aledaños.

Además, en la actualidad existen muchas alteraciones en el campo magnético de

la tierra causada por la cantidad de ondas electromagnéticas que el hombre ha

manipulado a través del tiempo para su beneficio, causando anomalías   en la

orientación de animales que utilizan la magnetita sintetizada en su anatomía para

ubicarse, por ende puede existir una crisis ambiental ya que, estas alteraciones

afectan la orientación a la hora de migrar y buscar su hábitat.

Económico:

En la economía mundial, la implementación de la magnetita en procesos

industriales, ayuda a conservar la vida útil de equipos utilizados en la industria, tan

importantes como las calderas.

Como es el mineral con mayor concentración de hierro, es una fuente importante

de este, lo cual le da importancia en la economía; porque el hierro es muy utilizado

en la industria armamentista, y   por ser esta la segunda industria más lucrativa del

mundo, se puede decir que la   magnetita influye en la economía mundial

y la estabilidad económica de potencias militares como lo es Estados Unidos o

Rusia.

Además la magnetita usada en el fortalecimiento del hormigón le da valor

agregado a las construcciones influyendo así en la economía de las

construcciones

CONCLUSIONES

En conclusión la magnetita es un óxido de hierro multifuncional que tiene diversas

aplicaciones en la vida moderna, que nos da más expectativa de vida (avances en

medicina), pero que también nos puede llegar a quitarla (industria armamentista).

La magnetita tiene un impacto relevante en diferentes campos del contexto

mundial y aun se sigue avanzando en cuanto a usos de esta sustancia.

Para ingenieros químicos en formación es importante conocer propiedades de

sustancias aplicadas a la vida moderna como la magnetita para ampliar su visión

ingenieril, su formación académica y profesional.

La magnetita ha tenido un largo proceso tecnológico que ha evolucionado

cronológicamente a lo largo de los años, permitiéndole al hombre desde sus

inicios explorar el mundo(navegación) hasta comprender la naturaleza del

pensamiento humanos y los instintos animales.

BIBLIOGRAFIA

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