Esta es la última publicación que haremos para celebrar el Año Internacional de la Tabla Periódica. Hoy te vamos a presentar algunos de los elementos que componen los dispositivos electrónicos que tan a menudo usamos todos los días. Hoy vamos a hablar de aluminio (Al), silicio (Si), neodimio (Nd), praseodimio (Pr) y tungsteno (W).
ALUMINIO
Su símbolo químico es Al y su número atómico es 13. Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno y el silicio. Sus compuestos constituyen el 8% de la corteza y están presentes en muchas rocas.
historia
El aluminio fue aislado por primera vez como elemento químico por el danés Hans Christian Oersted en 1825, aunque no logró una purificación completa. Otros autores prefieren traspasar la paternidad del aislamiento a Friedrich Wöhler, que logró limpiar completamente el aluminio solo dos años después.
A mediados del siglo XIX, el aluminio se consideraba un metal raro porque la producción mundial era muy escasa, menos de dos toneladas por año. En ese momento, también era un metal muy caro y valioso (valía tanto como la plata) debido a su escasez, y las varillas de aluminio se exhibieron junto con las joyas de la corona de Francia en la Exposición Universal de 1855. En 1889 se utilizó un método descubierto, la extracción simple de aluminio metálico, que provocó la caída del precio, y comenzó su uso masivo en diversos campos, comenzando por la construcción.
caracteristicas
Es un metal poco denso, ligero, muy resistente a la corrosión y con una importante resistencia mecánica, especialmente cuando se alea con otros materiales. Esto lo hace muy utilizado en la construcción de edificios.
También es un buen conductor de electricidad y calor.
Adquisición y aplicación
El aluminio se extrae principalmente del mineral bauxita, pero también se puede extraer de la criolita. Es un proceso que consume mucha energía y genera mucho dióxido de carbono. Para la extracción se utiliza el proceso Bayer, en el que se obtiene óxido de aluminio (óxido de aluminio) a partir de la bauxita. A continuación, se obtiene aluminio metálico por electrólisis.
Como todos saben, el aluminio tiene una gran importancia industrial. De hecho, cada año se producen alrededor de 25 millones de toneladas, esta cifra solo se refiere al aluminio primario, es decir, al aluminio no reciclado y al utilizado en aleaciones. Como dato curioso, se cree que alrededor del 75% de todo el aluminio producido a lo largo de la historia todavía está en uso. Esto es útil para darnos una idea de las propiedades de resistencia y durabilidad.
El aluminio prácticamente nunca se utiliza puro, pero se suele alear con otros metales para mejorar algunas de sus propiedades, como: B. la resistencia a mejorar. El aluminio se utiliza en muchas áreas:
- Material utilizado en la fabricación de estructuras de aviones, barcos, trenes, automóviles.
- Material de construcción en edificios
- Líneas eléctricas como torres
- Elementos constructivos como ventanas, puertas, armarios …
- Conservas, refrescos, cerveza …
- Chasis de productos de electrónica de consumo. Se utiliza por su alto coeficiente de conductividad térmica. En otras palabras, el aluminio permite que el dispositivo disipe eficientemente el calor acumulado.
SILICIO
Su símbolo químico es Si y su número atómico es 14. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre. Hay que tener en cuenta que más del 90% de la corteza terrestre está formada por silicatos. También lo son el cuarzo, el feldespato, los silicatos de olivino … Son minerales muy comunes que podemos encontrar en casi cualquier parte del mundo.
Composición química de la corteza terrestre.
historia
El primero en aislar el silicio puro fue el sueco Berzelius en 1824, aunque otros lo habían intentado antes y se había descubierto que era un elemento químico desde 1800. Su nombre se deriva de la palabra pedernal, que significa pedernal.
caracteristicas
El silicio se clasifica actualmente como no metálico, aunque a veces se lo considera semimetálico porque tiene propiedades tanto de metales como de no metales. Es un elemento semiconductor con propiedades eléctricas que no coinciden con las de los metales o aislantes.
Adquisición y aplicación
El silicio elemental se produce industrialmente reduciendo el cuarzo con coque en hornos eléctricos.
El silicio se encuentra en todos los dispositivos electrónicos que utilizamos a diario, ya que constituye la base para la fabricación de circuitos integrados. Todos los tipos de dispositivos electrónicos envían y reciben pequeñas señales eléctricas que deben amplificarse y luego convertirse en imágenes, sonido, datos, etc. En el pasado se usaban tubos de electrones o de vacío para esta amplificación, que tenían el inconveniente de ocupar mucho espacio (recordemos los viejos televisores y radios, o incluso los primeros ordenadores que ocupaban habitaciones enteras). A finales de la década de 1950, estos tubos fueron reemplazados por circuitos integrados hechos de diodos y transistores hechos de silicio y germanio. El primer circuito integrado, desarrollado por Jack Kilby, fue un circuito electrónico cuyos componentes estaban hechos de una sola pieza de material semiconductor que ocupaba la mitad del espacio de un clip. La aparición de estos circuitos supuso una auténtica revolución. Y como ya puedes imaginar, el material semiconductor del que están hechos es silicio. Por cierto, Kilby entendió eso Nobel Física en 2000.
El silicio en la electrónica tiene que ser extremadamente puro y también monocristalino. El proceso de obtención de cristales de silicio para elementos electrónicos fue desarrollado por el polaco Jan Czorchalski y da lugar a las conocidas obleas de silicio.
Las células solares de los módulos solares, que ya estamos viendo por todas partes, también están hechas de silicio.
Además de la electrónica, el silicio también se utiliza en otras áreas. Por ejemplo en la construcción para la producción de cemento, ladrillos, esmalte. También se utiliza para fabricar silicona o vidrio.
NEODIMIO Y PRASEODIMIO
Son dos elementos que forman parte de la denominada Tierra extraña. Sus símbolos químicos son Nd y Pr y sus números atómicos son 60 y 59. El praseodimio es el 39º elemento de la corteza terrestre (alrededor de 9,2 gramos por tonelada), mientras que el neodimio es más común ya que ocupa el 27º lugar. a 41,5 gramos por tonelada.
historia
En 1840, el sueco Carl Gustaf Mosander, alumno de Berzelius, descubrió que el cerio contenía dos nuevos elementos. Llamó a un lantano (en griego, “yacer escondido”) y al otro Didym (en griego, “gemelo”) porque era muy similar al lantano. Ha sido galardonado con el símbolo químico Di. En 1874, sin embargo, Per Teodor Cleve descubrió que Didym en realidad no era un elemento químico, sino que constaba de dos elementos. En 1879 Paul Emile Lecoq de Boisbaudran logró dividir el didimio en dos partes, ya que aisló una nueva tierra, el samario, del didimio obtenido del mineral samarskita. En 1885, el austriaco Carl Auer informó que había dividido a Didym en dos componentes. A uno de ellos lo nombró praseodimio por el color de sus sales (del griego “gemelo verde”). Llamó al otro componente neodimio (“nuevo gemelo”).
Imagen obtenida de http://ciencianet.com/ (Antonio Varela)
caracteristicas
El neodimio es un metal plateado muy reactivo que se oxida fácilmente en contacto con el aire.
El praseodimio es un metal plateado que se oxida fácilmente en presencia de aire húmedo y produce un óxido verdoso.
Adquisición y aplicación
El neodimio es uno de los metales más valiosos que se consideran tierras raras. El 95% de la extracción proviene de China.
El neodimio y el praseodimio se encuentran naturalmente en dos minerales, monacita y batsanita. En su mayoría se extrae de ellos ya que no se encuentran como elementos libres.
Monacita
El neodimio se utiliza para fabricar auriculares, micrófonos, discos duros e infrarrojos. Su uso es común en condensadores de equipos electrónicos.
El óxido de neodimio, Nd2 O3, se usó en tubos de televisión para aumentar el contraste y en algunos láseres.
El vidrio de didimio (vidrio de didimio) es una mezcla de neodimio y praseodimio que puede absorber el calor de la radiación infrarroja, por lo que se utiliza en vidrios protectores para soldadores o sopladores de vidrio.
El neodimio y el praseodimio juntos también se utilizan para crear imanes permanentes muy potentes. Y estarás pensando, ¿para qué se pueden usar estos imanes? Pues son parte de uno de los tipos de motores que equipan los actuales coches eléctricos. Puedes leer uno aquí artículos muy interesante sobre el uso del neodimio en coches eléctricos.
El uso de praseodimio en Motores de avión. Se utiliza como agente de aleación junto con el magnesio para fabricar metales de alta resistencia que se utilizan en este tipo de motores.
El praseodimio también es un elemento importante en parte de nuestro entretenimiento, ya que forma la base de las luces utilizadas en la industria del cine.
También se utiliza para fabricar mecheros en muy pequeñas cantidades.
Y atención, el praseodimio es parte de algo sin lo que no podríamos vivir hoy: Alambres de fibra de vidrio.
Tungsteno o tungsteno
Su símbolo químico es W y su número atómico es 74. Ocupa la posición 57 en términos de abundancia en la corteza terrestre. No ocurre como un elemento en la naturaleza, sino en combinación con otros elementos químicos.
historia
Es uno de los tres elementos de la tabla periódica descubiertos por investigadores hispanoamericanos (los otros dos son platino y vanadio). Carl Wilhem Scheele recibió tungsteno ácido en 1781, pero fueron los hermanos españoles Juan José y Fausto d’Elhuyar quienes aislaron por primera vez el tungsteno metálico en 1783. El aislamiento se logró concretamente en los laboratorios del Seminario de Vergara de Guipúzcoa.
El nombre de tungsteno fue dado al nuevo mineral por los hermanos d’Elhuyar. Tung Sten significa “mineral pesado” en sueco y el nombre proviene de un mineral muy pesado que se encontró en la provincia sueca de Dalecarlia en 1750. Durante este tiempo, se investigó un elemento desconocido a través de este mineral, nuestro protagonista. El uso de un nombre u otro dependía principalmente del país. El sueco Berzelius, una autoridad de su tiempo, abogó por el tungsteno, y de hecho fue él quien le dio al elemento su símbolo químico W. Hoy en día, el uso de tungsteno está más extendido que el de tungsteno.
caracteristicas
A 3.410 ° C, el tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales. También es muy denso y resistente.
Adquisición y aplicación
El punto de partida para la extracción del tungsteno son los minerales que lo contienen, como la wolframita. Estos minerales se funden en presencia de carbonato de sodio y luego se tratan con ácido clorhídrico para obtener óxido de tungsteno. Finalmente, el óxido se reduce mediante una corriente de hidrógeno.
Debido a su alto punto de fusión, el tungsteno se utiliza en los filamentos de las lámparas incandescentes. Esta propiedad también lo hace adecuado para fabricar herramientas como sierras de alta velocidad que se calientan cuando se usan. Gracias al tungsteno, estas sierras se mantienen afiladas a pesar de las altas temperaturas que alcanzan durante su uso.
Los filamentos de tungsteno también se utilizan para generar rayos X y en la fabricación de microscopios electrónicos.
El tungsteno también se utiliza en bolígrafos y en las puntas de proyectiles, precisamente por su dureza. Y para evitar la fuerza de estas balas, también se equipa en partes del blindaje de los tanques.
Hinchar:
Enciclopedia de los elementos
