martes, 15 de abril de 2008

UD7. ELS METALLS (VI)

7. CONSEQÜÈNCIES DE L’ÙS DELS METALLS

L’impacte ambiental dels materials tecnològics pot arribar a ser molt greu. Per això, cal destacar una característica ecològica important dels metalls: la majoria són reciclables, és a dir, una vegada rebutjats, poden tornar a processar-se per a ser utilitzats de nou.

D’altra banda, alguns metalls pesants, com el plom o el mercuri resulten tòxics per als éssers vius, per la qual cosa ha de restringir el seu ús a aquelles aplicacions que no impliquin riscos per al medi natural. Així mateix, convé limitar al màxim els residus incontrolats d’aquests metalls.

Els fums dels forns i la contaminació de les aigües de rebuig, que queden amb les restes de la ganga i els productes químics que s’han emprat a l’obtenció dels metalls són factors perillosos per a la natura, encara que s’ha de dir que s’empren els filtres i mitjans de depuració molt eficients per a tractar aquests residus. En canvi el factor més important és la necessitat de generar una gran quantitat d’energia per a fondre els metalls, aquesta energia prové en una gran proporció de fonts no renovables i que provoquen un impacte ambiental molt gran.

A més les mines provoquen un impacte ambiental i visual molt greu, especialment les mines a cel obert.

També s’ha de tenir en compte que els minerals dels quals s’obtenen els metalls són primeres matèries no renovables, és dir triguen més en formar-se (triguen milions d’anys en formar-se) que en utilitzar-se. N’hi ha metalls molt abundants a l’escorça terrestre, però n’hi ha d’altres que són molt escassos.

ACTIVITATS.

1.Llegeix aquesta plana pausadament
2.Són els metalls reciclables? Què significa això?
3.Quin riscs poden tenir certs metalls pesants? Que s’ha de fer amb aquests metalls?
4.Quins són els factors d’impacte ambiental que es produeixen a l’obtenció dels metalls?
5.Quins mitjans fem servir per a minimitzar la contaminació a la obtenció dels metalls?
6.Quin és el vertader problema ecològic de l’obtenció de metalls?
7.Què vol dir que les mines provoquen un impacte ambiental i visual molt gran?
8.Creus que els metalls es podrien esgotar qualque dia? Per què?
9.Què creus que s’hauria de fer per a evitar que s’esgotessin?
10.Creus que totes les conseqüències de l’ús dels metalls són dolentes? Pots cercar qualque de positiva?

UD7. ELS METALLS (V)

5. TIPUS DE METALLS

Si ens atenim a la procedència, els metalls poden classificar-se en ferrosos i no ferrosos.

Metalls ferrosos: inclouen al ferro i tots els seus derivats.. Entre aquests es troben el ferro pur, l’acer i les foses.
Metalls no ferrosos: inclouen a la resta de metalls, són materials metàl·lics que no contenen ferro o que en contenen en quantitats molt menudes. Són exemples d’aquest tipus de metalls el coure, el bronze, el llautó i el zinc.

El ferro és el metall per excel·lència, el seu ús és tan majoritari que fins i tot la branca de la metal·lúrgia que treballa amb els metalls ferrosos rep un nom específic: siderúrgia.

També els podem classificar en funció de la seva composició:

Metalls purs: estan formats per un únic element químic, corresponent al metall.
Aliatges: son barreges d’un metall (metall base) amb altres elements químics.

6. APLICACIONS DELS METALLS

Actualment els metalls estan presents pràcticament a tot arreu, la seva aplicació principal és la construcció de maquinària, aprofitant les seves propietats mecàniques. Però també són importants a altres bandes, com a la fabricació d’eines, elements mecànics, mobles, material elèctric, mitjans de transport i de seguretat, edificacions i estructures...

Tot i així, altres materials van substituint els metalls en cada cop més aplicacions. Exemples d’això pot ser als transports o petites màquines domèstiques, on peces que abans eren metàl·liques ara son fetes amb plàstic, perquè és més lleuger, aïllant i resistent a l’oxidació i la seva fabricació és més econòmica.

ACTIVITATS.

1.Llegeix aquesta plana pausadament
2.Quina classificació dels metalls podem fer en funció de la seva procedència?
3.Què és la siderúrgia? Per què trobes que s’ha inventat aquest terme?
4.Quina classificació dels metalls podem fer en funció de la seva composició?
5.Digues el nom de dos aliatges i digues de què elements es composen.
6.Quines són les principals aplicacions dels metalls?
7.Digues tres àmbits d’aplicació dels metalls i posa exemples de cadascun.
8.Per què s’estan substituint els metalls a certes aplicacions?
9.Posa exemples d’objectes que antigament es feien amb metalls i ara es fan amb altres materials.

UD7. ELS METALLS (IV)

4. PROPIETATS DELS METALLS

Els metalls tenen una gran quantitat d’aplicacions a causa de les seves propietats. Cada una d’aquestes característiques permet una sèrie d’usos concrets. Al tacte, els materials metàl·lics són durs, no adherents, freds i molt suaus si la superfície ha estat polida o tractada. A més, molts metalls presenten una brillantor característica que anomenem “brillantor metàl·lica”.

·Duresa: en general són materials durs i, per tant, no es ratllen amb facilitat.
·Resistència: en general son materials molt resistents, per tant tenen una gran capacitat per a suportar esforços sense trencar-se.
·Tenacitat: la gran majoria dels metalls són molt tenaços i, per tant, presenten una gran resistència a trencar-se quan són colpejats.
·Plasticitat i elasticitat: alguns metalls es deformen permanentment quan actuen sobre ells forces externes. Altres, al contrari, són capaços de recuperar la forma original després de l’aplicació d’una força externa (són molt elàstics).
·Mal·leabilitat: certs metalls són molt mal·leables i , per tant, poden ser estirats en làmines molt fines sense arribar a trencar-se.
·Ductilitat: certs metalls són dúctils i poden ser estirats en fils llargs i fins.
·Fussibilitat: els metalls tenen la propietat de fondre’s (cada un a una temperatura diferent).
·Soldabilitat: gràcies a la seva fussibilitat, molts metalls poden soldar-se amb facilitat a altres peces del mateix metall o d’un metall diferent.
·Conductivitat tèrmica i elèctrica: tots els metalls presenten una gran conductivitat tèrmica i elèctrica , és a dir, transmeten molt bé la calor i l’electricitat al seu través.
·Dilatació i contracció tèrmica: els metalls es dilaten quan augmenta la temperatura; de la mateixa manera, es contreuen si disminueix la temperatura
·Magnetisme: alguns metalls presenten un comportament magnètic característic, sent capaços d’atreure altres materials magnètics.

També és important destacar la seva elevada capacitat d’oxidació. Els metalls tenen una gran facilitat per a reaccionar amb l’oxigen, cobrint-se amb una capa d’òxid al poc temps d’estar a la intempèrie. Generalment, s’intenta combatre la formació d’aquesta capa d’òxid, perquè fa que es perdi la brillantor i el tacte de la peça original i pot danyar l’interior de la peça empitjorant les seves propietats.

ACTIVITATS.

1.Llegeix aquesta plana pausadament
2.Per què els metalls tenen unes aplicacions tan diverses?
3.Digues quines són les propietats generals dels metalls al tacte.
4.Explica com son, generalment, la resistència, duresa i tenacitat dels metalls
5.Els metalls són plàstics o elàstics. Raona la teva resposta.
6.Explica per a què pot ser importat la mal·leabilitat i ductilitat dels metalls.
7.Què tenen a veure la fussibilitat dels metalls amb la seva soldabilitat?
8.Dona exemples que et facin pensar que els metalls són bons conductors elèctrics.
9.Dona exemples que et facin pensar que els metalls són bons conductors tèrmics.
10.Quin factor provoca la dilatació o contracció dels metalls. Posa exemples.
11.En què consisteix l’oxidació dels metalls? Perquè s’intenta evitar?

UD7. ELS METALLS (III)

3. OBTENCIÓ I TRANSFORMACIÓ DELS METALLS

Per a l’obtenció dels metalls s’ha de dur un procés tecnològic que consta de tres parts: extracció, obtenció i transformació.

3.1Extracció

Els metalls s’obtenen a partir de minerals que formen part de les roques de l’escorça terrestre. L’extracció del mineral es fa en mines, n’hi ha dos tipus de mines: mines a cel obert (s’empren si la capa de mineral està a poca profunditat) i mines subterrànies (s’empren si el jaciment o filó és profund).

Del jaciment s’extreuen els minerals, la part aprofitable d’aquests minerals, és a dir, de la qual podem obtenir el metall desitjat rep el nom de mena. La part que no conté mineral i ens és inútil, rep el nom de ganga.

L’activitat tecnològica que s’encarrega de l’extracció dels minerals per a l’obtenció de metalls és la mineria.

3.2Obtenció

L’activitat tecnològica que s’encarrega de l’obtenció de metalls a partir dels seus minerals és la metal·lúrgia. L’obtenció, per norma general consta de tres etapes:

·Concentració del mineral: es separen la mena i la ganga mitjançant diferents processos físics. Entre totes les tècniques utilitzades les més importants són les següents:

a)Tamissat: consisteix en la separació de les partícules sòlides segons la grandària mitjançant tamissos o garbelles.

b)Filtració: consisteix en la separació de partícules sòlides en suspensió en un líquid a través d’un filtre.

c)Flotació: es tracta de la separació d’una mescla de partícules sòlides en un líquid en funció de la seva densitat: les més poc denses suren, mentre que les de més densitat queden al fons del recipient.

·Reducció en un forn: la mena es fon a un forn per tal de separar el metall dels elements químics amb els que es troba combinat. Normalment per fondre metalls hem d’arribar a temperatures molt elevades (milers de graus centígrads). A aquesta part del procés també s’afegeixen productes químics per a eliminar la ganga que no s’ha pogut eliminar a la fase de concentració.


·Afinament: consisteix a treure les impureses que hagin pogut quedar després de fer els passos anteriors perquè el metall quedi el més pur possible. També pot consistir en afegir certes substàncies per a donar-li certes propietats.


3.3Transformació

Els productes metal·lúrgics obtinguts són transformats a les indústries del metall per a convertir-los materials útils que es puguin fer servir per a fabricar objectes amb que puguin satisfer les nostres necessitats.

ACTIVITATS.

1.Llegeix pausadament aquesta plana i l’anterior.
2.Quines són les parts que segueix l’obtenció dels metalls?
3.Quins tipus de mines hi ha. Quan fem servir un tipus o un altre?
4.Quines parts podem distingir a un mineral en funció de la seva utilitat?
5.De què s’encarrega la mineria. D’on s’extreuen els materials per obtenir metalls?
6.Què és la metal·lúrgia?
7.Quantes passes té l’obtenció dels metalls? Quines són?
8.Explica en què consisteix la concentració de mineral. Digues i explica quins són els principals mètodes de concentració. Pots ajudar-te amb un dibuix.
9.En què consisteix la reducció al forn?
10.Per què s’afegeixen productes químics al mineral a la reducció?
11.Queda el metall totalment lliure de ganga després de la reducció?
12.Explica el procés d’afinament.
13.A on es duu a terme la transformació dels productes metal·lúrgics?

UD7. ELS METALLS (II)

2. COMPOSICIÓ DELS METALLS

Els metalls són materials que provenen de primeres matèries d’origen mineral. Normalment no es troben en estat pur a la natura si no combinats amb altres substàncies de les quals s’han de separar.

Els metalls presenten una sèrie de característiques comunes:

1.Són materials densos
2.Tenen color gris (a excepció de l’or i el coure)
3.Són bons conductors de la calor i l’electricitat
4.Són sòlids a temperatura ambient (a excepció del mercuri)

Els metalls estan formats per xarxes d’àtoms que han perdut electrons (ha quedat carregat positivament).

Recordem que els àtoms estan constituïts per el nucli i l’escorça. Al nucli trobem protons (carregats positivament) i neutrons (que no tenen càrrega). A l’escorça trobem electrons (carregats negativament).

Els àtoms tenen càrrega neutra (no estan carregats) perquè tenen el mateix número de protons que d’electrons, però si un àtom rebutja un electró quedarà carregat positivament, perquè ara tindrà més protons que electrons.

Els electrons rebutjats queden donant voltes al voltant de la xarxa d’àtoms, formant un mar d’electrons que evita la repulsió entre els àtoms metàl·lics carregats positivament

ACTIVITATS.

1. Llegeix aquesta plana pausadament.
2. Què són els metalls i quines propietats comuns tenen?
3. Quines són les dues parts que té l’àtom? Que podem trobar a cada una d’elles?
4. Digues quines són les tres partícules que formen els àtoms i quina càrrega tenen.
5. Per què els àtoms tenen càrrega neutra?
6. Fes un dibuix de com es disposen els àtoms dels metalls.
7. Intenta explicar a partir de com estan constituïts els metalls per què tenen una gran conducció tèrmica i elèctrica i per què són materials molt resistents i amb elevada tenacitat

UD7. ELS METALLS

1. HISTÒRIA DELS METALLS

La humanitat va començar a fabricar objectes utilitzant pedres, fusta, ossos, pells... Els metalls es varen començar a utilitzar més tard, fa aproximadament uns sis mil anys.

Això ha estat així perquè la gran majoria de metalls no es troben en estat pur ala natura, només uns pocs es poden presentar purs a la natura, aquests metalls reben el nom de metalls natius, aquests metalls són l’or, la plata, el platí i el coure. Per a obtenir la resta de metalls la humanitat va haver d’esperar a desenvolupar una millor tecnologia i noves tècniques.

L'edat dels metalls comença amb l’edat del bronze, marcant la fi de la darrera etapa de l’edat de pedra (el neolític). Alguns autors accepten l’edat del coure com a la primera etapa històrica a la humanitat, però la majoria del coure que s’emprava era, realment, bronze natural, per tant és considera poc precís xerrar de l’edat del coure.

L'edat del bronze (3500 a.C) és l’etapa a la qual el metall d’ús majoritari era el bronze. El bronze s'aconsegueix amb un aliatge de coure i estany. Els estris, les armes i els objectes de bronze eren més difícils de trencar i això significà un major poder i efectivitat en aquells pobles que el posseïen.

El principi de l’edat del ferro data del 1400 a.C.. Va ser l'últim metall en utilitzar-se perquè necessitava una temperatura molt elevada per ser fos. El ferro va permetre al pobles que el tenien, imposar-se a altres civilitzacions, encara que culturalment fossin més avançades. A l’expansió dels Hitites els egipcis varen pagar molt car el seu escàs desenvolupament tecnològic.

L’acer no es va començar a emprar fins més tard, la seva utilització no va ser massiva fins a l’any 1855, quan Henry Bessener va desenvolupar un mètode per a la fabricació d’acer a nivell industrial. A dies d’ara l’avanç tecnològic permet l’ús d’altres metalls com el magnesi i l’alumini per a estructures, transports, etc... per que són metalls resistents i molt lleugers. També l’ús del titani es comença a generalitzar, encara que no es disposen de mètodes econòmics per a donar-li forma a causa de la seva gran resistència i el seu elevat punt de fusió.

ACTIVITATS

1. Llegeix aquesta plana pausadament.
2. Quins varen ser els primers materials que va fer servir l’home?
3. Quant temps fa que s’empren els metalls? Per què es va trigar tant?
4. Què són els metalls natius? Quins són?
5. Per què l’home no sabia fer servir els metalls que no eren natius?
6. Quina és la darrera etapa de la edat de pedra? I la primera de l’edat dels metalls?
7. Per què no és correcte xerrar de l’edat del coure?
8. Quan comença i què és l’edat del bronze? Com es fa el bronze?
9. Quan comença l’edat del ferro? Per què es va trigar tant en poder fondre ferro?
10. Quines avantatges tenien els pobles que sabien fer objectes de ferro?
11. Quan es va començar fabricar ferro a nivell industrial?
12. Quins són els metalls que podem emprar a l’actualitat?