¿Cómo sería un mundo sin metales?

¿Y si le proponemos a nuestros alumnos un juego de imaginación? La consigna podría ser la que sigue ...

Reunidos en grupos de 4 o 5 integrantes, observen el siguiente dibujo y hagan una lista de las cosas que desaparecerían si no hubiera en el mundo metales con qué fabricarlas.

En esta habitación alguien puede dormir, estudiar, recibir amigos, escuchar música...

¿Cómo quedó el cuarto después de haberle sacado todo lo que tiene materiales metálicos?

Claro, la habitación quedó muy despoblada, no queda nada que tenga cables, los cuadros no pueden colgarse porque no hay clavos; no puede funcionar el equipo de audio ni el velador, tampoco podremos abrir los cajones, desaparecieron los marcos de la ventana, no está el cesto de alambre....

Parece mentira que estemos rodeados de tanto metal en la era del plástico, ¿no es cierto? Sin embargo, ¿Cómo funcionaría un auto sin su motor metálico? ¿Con qué estarían construidos los cohetes espaciales? ¿Cómo se fabricarían herramientas tales como el martillo, el destornillador o la tenaza que utilizamos actualmente?

Todo el día hacemos uso de materiales metálicos

¿Será casual la presencia de materiales metálicos en tantas cosas familiares? Vivimos en una civilización basada en los metales y es por eso que pueden surgir preguntas tales como ...

¿Por qué las latitas de gaseosas son de aluminio?
¿Cómo se obtienen los metales?
¿Por qué metales muy abundantes en la corteza terrestre, como el aluminio, no fueron utilizados por el hombre hasta épocas muy recientes y otros, como el oro y el cobre, se usaron desde épocas muy antiguas?

Los tiempos cambian, las costumbres también

Hasta fines del siglo pasado el aluminio era un metal poco conocido y costoso. Durante la exposición internacional de París de 1855 se lo exhibió como una rareza; Napoleón III adornaba su mesa con cubiertos de aluminio, cuando recibía a huéspedes muy importantes.
Entre 1886 y 1889 el joven americano, estudiante de química, Charles M. Hall descubrió y patentó un proceso de obtención de aluminio que permitió producirlo a muy bajo costo. En la misma época, el metalúrgico francés Paul Louis Toussaint Héroult propuso, en esencia, el mismo método para obtener el metal.

En la Argentina, la empresa Aluar utiliza el método Hall-Heroult para obtener aluminio.

¿En qué provincia está la planta industrial de Aluar?
El proceso requiere mucha energía eléctrica. ¿Dónde se la produce?

El método de Hall-Héroult abarató el aluminio y lo puso al alcance de los usos más cotidianos,
como son las cacerolas de cocina o las "latitas" de gaseosas.

El hombre y los metales, un poco de historia

Es posible que en la búsqueda de materiales útiles para la fabricación de herramientas, el hombre haya encontrado terrones de cobre y de oro, metales que se encuentran libres en la naturaleza y son fácilmente deformables.
Existen evidencias que permiten suponer que el hombre empezó por "golpear y martillar" el cobre y el oro nativos o el hierro de los meteoritos, pero no comprendió su real utilidad hasta que aprendió a fundir y moldear a algunos de ellos.
Es importante tener en cuenta que el hombre manipuló compuestos metálicos mucho antes de hacer uso de los metales puros, ya que en la naturaleza, la mayoría de los metales son abundantes pero están combinados con otros elementos.

Surge, entonces, una pregunta: ¿cómo se obtienen los metales?

Podemos decir que los metales se obtienen a partir de minerales que son extraídos de los yacimientos que los contienen. La metalurgia es el procedimiento por el cual se obtiene un metal a partir de sus minerales.

Un dato curioso

Mucho antes de aprender a utilizar los minerales de hierro terrestres, los antiguos trabajaron el hierro de los meteoritos. Se dice que cuando Hernán Cortés preguntó a los jefes aztecas de dónde obtenían el hierro de sus cuchillos, éstos le mostraron el cielo. Lo mismo que los mayas en Yucatán y los incas en Perú, los aztecas utilizaron únicamente el hierro de los meteoritos, que tenía un valor superior al del oro.

Fabricación de objetos

La propiedad más llamativa de los metales y que más ha contribuido al desarrollo de la Humanidad, es la de que se les puede dar forma por alguno de los procedimientos mecánicos de uso frecuente.
La plasticidad es una medida de la capacidad de un material para deformarse, en forma permanente, sin llegar a la ruptura. Por ejemplo, el vidrio de las ventanas no es nada plástico; a temperatura ambiente, cualquier intento por deformarlo, estirándolo o doblándolo, conduce inmediatamente a la fractura.

La plasticidad es una ventaja o una desventaja, todo depende del uso que se le quiera dar al material.

Podemos pedirles a nuestros alumnos que trabajen con la siguiente consigna:

Si vamos a fabricar una lámina metálica, ¿nos conviene usar un material
metálico muy plástico?, ¿y si tenemos que fabricar un resorte?

Si queremos fabricar una lámina metálica será conveniente utilizar un metal de alta plasticidad, en cambio, si queremos fabricar un resorte usaremos un metal de baja plasticidad y alta elasticidad.
Cuanto más plástico es un material metálico, menos duro es.

La dureza de un material se mide por la resistencia a ser rayado. No podemos rayar un vidrio con la uña, esto nos indica que el vidrio es más duro que la uña.

A nuestros alumnos les podemos preguntar:

¿Qué es más duro, un jabón o una uña? ¿Por qué?
El titanio es un metal más duro que el hierro. ¿Podemos rayar
la superficie de un trozo de hierro usando una punta de titanio?

Con la uña podemos rayar un jabón. La uña es más dura que el jabón. Con titanio podemos rayar una superficie de hierro.

Un titán entre los metales

El titanio es un metal cuyo peso específico es intermedio entre el del aluminio y el del acero y es casi tan duro como el diamante. Las perspectivas futuras del titanio son particularmente brillantes en lo que se refiere a los aviones supersónicos que se diseñan y construyen hoy en día. Volando por las capas más altas de la atmósfera, un avión que se mueva a velocidades equivalentes a varias veces la del sonido, experimenta una fricción muy grande por parte del aire. Su superficie externa debe soportar altas temperaturas, y es aquí donde está indicado especialmente el titanio, ya que en dichas condiciones mantiene su resistencia, mejor que los demás metales.
El titanio se utiliza mucho en la construcción aeroespacial. Sus aleaciones con otros metales, como por ejemplo aluminio, se usan para la superficie exterior de cohetes y aviones supersónicos de combate. Las aleaciones de titanio no se deforman aún a 800°C.

Otra virtud del titanio es su resistencia a la corrosión, por lo que en construcción naval se lo usa para la fabricación de válvulas y hélices propulsoras, ya que el agua salada no lo afecta.
Se trata de un metal relativamente nuevo en el mercado, aunque fue descubierto, en 1795, por el químico alemán M. H. Klaproth.

Hasta después de la Segunda Guerra Mundial no se empezó a utilizar en la industria aeronáutica y armamentista. Resultó tan complicado extraer titanio puro de los minerales en que se encuentra, que hasta mediados de este siglo hubo que prescindir de él. En 1936, el químico alemán Wilhelm Kroll consiguió por primera vez obtener titanio puro en un laboratorio, mediante un complicado proceso, lo que explica su alto precio (es seis veces más caro que el aluminio). Ocupa el noveno lugar en el orden abundancia de elementos metálicos en la corteza terrestre.

Otra asombrosa propiedad, que sólo comparte con los metales nobles (oro, plata y platino) es su compatibilidad con los tejidos orgánicos. Las cápsulas de los marcapasos para el corazón suelen estar recubiertas con titanio. También se lo utiliza para implantes dentales y en la cirugía ósea, por ejemplo, los clavos con que se fijan los huesos rotos o las prótesis óseas se hacen de titanio. Se supone que el cuerpo acepta la implantación de titanio porque los huesos y tejidos de los mamíferos contienen pequeñas cantidades de titanio.

Ya se está hablando del titanio como del metal del siglo XXI.