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Titanio, cobre, yinc, azufre, silicio, propiedades físicas y químicas




En la siguiente tabla se ven algunos países donde se produce el titanio.
País | Miles de toneladas | % del total |
Australia | 1291 | 30,6 |
Sudafrica | 850 | 20,1 |
Canada | 767 | 18,2 |
Noruega | 382 | 9,1 |
Ucrania | 357 | 8,5 |
Total de los 5 países | 3647 | 86,4 |
Total mundo | 4221 | 100 |

Extracción -El titanio se extrae en primer lugar del rutilo (óxido de titanio), abundante en las arenas costeras. Para ello, el titanio debe someterse antes a un proceso de refinado, para prevenir su reacción con sustancias tales como el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno
Proceso para obtenerlo -el proceso que se utiliza hoy en día se le llama “método de koll “su procedimiento para obtener el titanio es el siguiente: Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800 °C, en presencia de carbono, Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada. Se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:


El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purificapor lixiviación con acido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.
Se compacta la esponja resultante. Si se reduce el TiCl4 mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación. Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte. Se realiza un primer procesado, en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller.

Uso- es un metal compatible con los tejidos del organismo humano que toleran su presencia sin reacciones alérgicas del sistema inmunitario. Esta propiedad de compatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecanicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicaciones médicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas anti trauma e implantes dentales, componentes para la fabricación de valvulas cardíacas y marcapasos, gafas, material quirúrgico tales como bisturís, tijeras, etc.

Principales compuestos-
* C
* Carburo de titanio
* Cloruro de titanio (IV)
* O
* Óxido de titanio (IV)
* T
* Titanato de bario

En la siguiente tabla se ven algunos países donde se produce el cobre
Rango | Estado | Producción en 2010
(en mill. ton/año) |
1 | Chile | 5,52 |
2 | Perú | 1,28 |
3 | China | 1,15 |
4 | Estados Unidos | 1,12 |
5 | Australia | 0,90 |
6 | Indonesia | 0,84|
7 | Zambia | 0,77 |
8 | Rusia | 0,75 |
9 | Canada | 0,48 |
10 | Polonia | 0,43 |
11 | Kazajistan | 0,40 |
12 | México | 0,23 |

Extracción-La extracción subterranea de cobre se realiza cuando un yacimiento presenta una cubierta de material estéril muy espesa, lo que hace que la extracción desde la superficie sea muy poco rentable. Para ello se realizan distintos tipos de faenas bajo el suelo, las que pueden ser horizontales en túneles o galerías, verticales en piques o inclinadas en rampas.

Proceso para obtenerlo-
 Chancado: etapa en la cual grandes maquinas reducen las rocas a un tamaño uniforme de no mas de 1,2 cm.
- Molienda: grandes molinos continúan reduciendo el material, hasta llegar a unos 0,18 mm, con el que se forma una pulpa con agua y reactivos que es llevada a flotación, en donde se obtiene concentrado de cobre.
- Fundición: para separar del concentrado de cobre otros minerales (fierro, azufre y sílice) e impurezas, este es tratado a elevadas temperaturas en hornos especiales.
- Lixiviación: es un proceso hidrometalúrgico, que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una mezcla de acido sulfúrico y agua.
- Electrorrefinación: los anodos provenientes de la fundición se llevan a celdas electrolíticas para su refinación.
- Electro obtención: consiste en una electrólisis mediante la cual se recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, obteniéndose catodos de alta pureza.
- Catodos:obtenidos del proceso de electro refinación y de electro obtención, son sometidos a procesos de revisión de calidad y luego seleccionados, pesados y apilados.
- Despacho y transporte: los catodos son despachados en trenes o camiones hacia los puertos de embarque y desde ahí, a los principales mercados compradores.

Uso- Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, el uso industrial del cobre es muy elevado. Es un material importante en multitud de actividades económicas y ha sido considerado un recurso estratégico en situaciones de conflicto.
* A * Acetato de cobre (II) * Arseniato de cobre cromatado * C * Carbonato de cobre (II) * Citrato de cobre * Cloruro de cobre (II) | * C (cont.) * Compuesto de órgano cobre * R * Reactivo de Gilman * S * Sulfato de cobre (I) * Sulfato de cobre (II) * Sulfato de cobre (II) pentahidratado | * Y * YBCO * Ó * Óxido de cobre (I) * Óxido de cobre (II) |
Principales compuestos-

En la siguiente tabla se ven algunos países donde se produce el zinc.
Rango | Estado | Producción en 2010
(en mill. ton/año) |
1 | China | 3,5 |
2 | Perú | 1,52 |
3 | Australia | 1,45 |
4 | India | 0,75 |
5 | Estados Unidos | 0,72 |
6 | Canada | 0,67 |
7 | México | 0,55 |
8 | Kazajistan | 0,48 |
9 | Bolivia | 0,43 |
10 | Irlanda | 0,35 |
|

Extracción-La producción del zinc comienza con la extracción del mineral que puede realizarse tanto a cielo abierto como en yacimientossubterraneos. Los minerales extraídos se trituran con posterioridad y se someten a un proceso de flotación para obtener el concentrado.
Proceso para obtenerlo-Los minerales con altos contenidos de hierro se tratan por vía seca: primeramente se tuesta el concentrado para transformar el sulfuro en óxido, que recibe la denominación de calcina, y a continuación se reduce éste con carbono obteniendo el metal (el agente reductor es en la practica el monóxido de carbono formado). Las reacciones en ambas etapas son:
Otra forma mas sencilla y económica de reducir el óxido de zinc, es con Carbono, se colocan ambos; 2 moles o porciones molares deÓxido de zinc (ZnO), y un mol de Carbono (C), en un recipiente al vacío para evitar que el metal se incendie con el aire al momento de purificarse dando como resultado nuevamente óxido de zinc; En una etapa, la reducción del óxido de zinc, se expresa de la siguiente manera:
Por vía húmeda  primeramente se realiza el tueste obteniendo el óxido que se lixivia con acido sulfúrico diluido; las lejías obtenidas se purifican separando las distintas fases presentes. El sulfato de zinc se somete posteriormente a electrólisis con anodo de plomo y catodo de aluminio sobre el cual se deposita el zinc formando placas de algunos milímetros de espesor que se retiran cada cierto tiempo. Los catodos obtenidos se funden y se cuela el metal para su comercialización.
Como subproductos se obtienen diferentes metales como mercurio, óxidode germanio, cadmio, oro, plata, cobre, plomo en función de la composición de los minerales. El dióxido de azufre obtenido en la tostación del mineral se usa para producir acido sulfúrico que se reutiliza en el lixiviado comercializando el excedente producido.
Uso- es el galvanizado del acero para protegerlo de la corrosión, protección efectiva incluso cuando se agrieta el recubrimiento ya que el zinc actúa como anodo de sacrificio.

Principales compuestos-
* A * Acetato de zinc * C * Clorato de zinc | * C (cont.) * Cloruro de zinc * Compuesto de órgano zinc * D * Dietilzinc | * S * Sulfato de zinc * Sulfuro de zinc * Ó * Óxido de zinc |

En forma nativa se encuentra en las cercanías de aguas termales, zonas volcanicas y en minas de cinabrio, galena, esfalerita y estibina, y en Luisiana (Estados Unidos, primer productor mundial)
Extracción-El azufre, es un elemento químico que podemos encontrar en forma elemental en la naturaleza dentro de depósitos subterraneos, el cual se extrae de ellos a través de procedimientos especiales, como por ejemplo, el conocido proceso Frash, llamado así desde 1891, en honor a su inventor, el químico americano, Herman Frasch.
Proceso para obtenerlo- Este proceso consiste en la inyección de agua caliente (sobrecalentada), a una temperatura en torno a los 165ºC, y con una presión de 16 atm, dentro de una roca subterranea, que posea contenido en azufre. Dicha agua pasara a través de un tubo desde el exterior, en una sonda que se encuentraconstituida por tres tubos diferentes, colocados de manera concéntrica. El azufre entra en fundición, a una temperatura de 119ºC, dando lugar a la formación de una bolsa líquida de azufre. Así, se pasa a inyectar aire comprimido, que se encontrara a una presión de entre 20 y 25 atmósferas. Este aire pasara por el tubo que se encuentra colocado en posición intermedia. El azufre que se obtenga de dicha manera, sera bastante duro, rondando una pureza de entre 99,5 y 99,9 %, sin apenas tener impurezas en su composición.
Uso- se usa en multitud de procesos industriales como la producción de acido sulfúrico para baterías, la fabricación de pólvora y el vulcanizado del caucho. El azufre tiene usos como fungicida y en la manufactura de fosfatos fertilizantes.
Principales compuestos-
* A * Acido fluorosulfónico * C * Cloruro de azufre (II) * D * Dibenzotiofeno | * D (cont.) * Dicloruro de disulfuro * Ditiocarbamato * O * Óleum | * S * S-nitrosotiol * Sulfato de hierro * T * Tetranitruro de tetraazufre |

Medido en peso el silicio representa mas de la cuarta parte de la corteza terrestre y es el segundo elemento mas abundante por detras del oxígeno. El silicio no se encuentra en estado nativo; arena, cuarzo, amatista, agata, pedernal, ópalo y jaspe son algunas de los minerales en los que aparece el óxido, mientras que formando silicatos se encuentra, entre otros, en el granito, feldespato, arcilla, hornablenda y mica.

Extracción-El carburo de silicio seobtiene de arenas o cuarzo de alta pureza y coque de petróleo fusionados en horno eléctrico a mas de 2000 ºC con la siguiente composición:
Proceso para obtenerlo- En el proceso Siemens, las barras de silicio de alta pureza se exponen a 1150 °C al triclorosilano, gas que se descompone depositando silicio adicional en la barra según la siguiente reacción:
El silicio producido por éste y otros métodos similares se denominan silicio policristalino y típicamente tiene una fracción de impurezas de 0,001 ppm o menor.
El método Dupont consiste en hacer reaccionar tetracloruro de silicio a 950 °C con vapores de cinc muy puros:
Este método esta plagado de dificultades (el cloruro de cinc, sub producto de la reacción, solidifica y obstruye las líneas), por lo que eventualmente se ha abandonado en favor del proceso Siemens.
Uso- Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria de la ceramica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica como material basico para la creación de obleas o chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosas industrias
* B * Bis(trimetilsilil)amida de sodio * C * Carburo de silicio * Compuesto de organosilicio | * S * Silano * Silicato * Silicato sódico | * T * Tetrametilsilano * Ó * Óxido de silicio (IV) |Principales compuestos-


ELEMENTO | PROPIEDADES FÍSICAS | PROPIEDADES QUÍMICAS | TRANSCENDENCIA ECONÓMICA |
TITANIO | * Es un metal de transición. * Su densidad o peso específico es de 4507 kg/m3. * Tiene un punto de fusión de 1675 °C. * Su masa atómica es de 47,867 u. * Es de color plateado grisaceo. * Es paramagnético. * Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones mecanicas. * Es resistente a la corrosión. * Refractario. * Poca conductividad térmica y eléctrica. | * Se encuentra en forma de óxido, en la escoria de ciertos minerales y en cenizas de animales y plantas. * Presenta dimorfismo, a temperatura ambiente tiene estructura hexagonal compacta llamada fase alfa. * La resistencia a la corrosión que presenta es debida al fenómeno de pasivación que sufre. * Es resistente a temperatura ambiente al acido sulfúrico (H2SO4) diluido y al acido clorhídrico diluido, así como a otros acidos organicos, también es resistente a las bases, incluso en caliente. | El titanio en México se utiliza en la elaboración de tubos con accesorios para la conducción de gases o líquidos, destinados a aeronaves o civiles. También puede ser utilizado para fabricar barras, perfiles, alambres, chapas, hojas y tiras. |
COBRE | * Es un metal de transición, cuya densidad o peso específico es de 8920 kg/m3.
Tiene un punto de fusión de 1083ºC (1356 aprox. K). * El peso atómico del cobre es de 63,54. * Es de color rojizo. *Buen conductor del calor. * Después de la plata es el de mayor conductividad eléctrica. * Material abundante en la Naturaleza. * Material facil y barato de reciclar de forma indefinida. * Forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecanicas. | El cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el mas común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1.
Expuesto al aire, el color rojo salmón inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico .La coloración azul del Cu2+ se debe a la formación del ion hexacobre [Cu (oh2)6]+2]. Expuesto largamente al aire húmedo forma una capa adherente e impermeable de carbonato basico de color verde, característico de sus sales, denominada «cardenillo» que es venenoso. | En México se ha utilizado para la Cubierta del Palacio de los Deportes de México D. F. construida en 1968 con cobre expuesto a la intemperie. |
ZINC | Metal blanco azulado, densidad 7.14 g/cm3, punto de fusión 419.4 ºC, punto de ebullición 907ºC, quebradizo a temperatura ordinaria estado solido | Es un metal que arde en aire con llama verde azulada. El aire seco no le ataca pero en presencia de humedad se forma una capa superficial de óxido o carbonato basico que aísla al metal y lo protege de la corrosión. Practicamente el único estado de oxidación que presenta es el +2. . Reacciona con acidos no oxidantes pasando al estado de oxidación +2 y liberando hidrógeno ypuede disolverse en bases y acido acético. | En México se utiliza para la de pinturas al óleo, para fabricar el color blanco de zinc, utilizado para crear transparencias en la pintura. |
AZUFRE | Estado: Sólido
Estructura cristalina: Ortorrómbica
Color: Amarillo
Densidad: 1960 kg/m³
Dureza: 2 (Mohs)
Conductividad eléctrica: 5,0×10-16 S/m
Conductividad térmica: 0,269 W/(m·K)
Calor específico: 710 J/(kg·K)
Punto de fusión: 388,36 K
Entalpía de fusión: 1,7175 kJ/mol
Punto de ebullición: 717,87 K
Entalpía de vaporización: Sin datos
Presión de vapor: 2,65×10-20 Pa a 388 K | Nombre: Azufre
Número atómico: 16
Valencia: +2,2,4,6
Electronegatividad : 2,5
Radio covalente (Å): 1,02
Radio iónico (Å): (estado de oxidación) 1,84 (-2)
Radio atómico (Å): 1,27
Configuración electrónica: [Ne]3s23p4
Primer potencial de ionización (eV): 10,36
Masa atómica (g/mol): 32,064
Densidad (g/ml): 2,07
Punto de ebullición (ºC): 444,6
Punto de fusión (ºC): 119,0 | El azufre es indispensable para México, para elaborar el acido sulfúrico y que éste se emplea para elaboración de jabones, detergentes y muchísimos productos mas. |
SILICIO | Estado ordinario: SólidoDensidad: 2330 kg/m3Punto de fusión: 1687 KPunto de ebullición: 3173 KPunto de inflamabilidad}} KEntalpía de vaporización: 384,22 kJ/molEntalpía de fusión: 50,55 kJ/molPresión de vapor: 4,77 Pa a 1683 K | Nombre: SilicioNúmero atómico: 14Valencia: 4Estado de oxidación: +4Electronegatividad:1,8Radio covalente (Å): 1,11Radio iónico (Å): 0,41Radio atómico (Å): 1,32Configuración electrónica: [Ne]3s23p2Primer potencial de ionización (eV): 8,15Masa atómica (g/mol): 28,086Densidad (g/ml): 2,33Punto de ebullición(ºC): 2680Punto de fusión (ºC): 1410Descubridor: Jones Berzelius en 1823 | * Como material refractario, se usa en ceramicas, vidriados y esmaltados. * Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura. * Se usa en laseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm. * La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto. |

En este proyecto realizamos una investigación acerca de la clasificación de algunos elementos de la tabla periódica como metales y no metales También averiguamos de donde se extraen, como se obtienen, sus usos y sus propiedades químicas y físicas.
Lo que mas nos gusto sobre este proyecto es que al realizarlo logramos entender mas la composición de los elementos proporcionados y como obtenerlos y utilizarlos
De todo lo que investigamos lo mas interesante fue el cómo utilizar cada elemento ya que cada uno tiene una función diferente en que aplicarse. Lo que se nos hizo mas difícil fue el investigar de donde se obtienen los diferentes elementos ya que cada uno se obtiene de manera diferente


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