Cobre y estaño

Curs:1º batx C
El coure: que es? I com es?
El coure es un metall no ferrós pesat de color marró ataronjat que té unes propietat de conductivivtat de calor i
electricitat molt elevades.
Aquest metall també es molt dúctil i maleable.
Es creu que aquest metall s´emplea desde ja fa desde l´any 5.000 a.C.
Dades tècniques:
Simbol:Cu
Numero atòmic:29
Massa atómica:63,546
Numero de protons/electrons:29
Valencia d´oxidació:+1+2
Electronegativitat:1,9
Punt de fussió:1.084
Punt débullició:2.562
Densitat:8960Kg/m cubic (a 20ºC )
Estructura cristalina:cúbica
Color:marró ataronjat
Isòtops: 63−Cu (69,17%) y 65−Cu (30,83%).
Fonts:natiu(estat pur),calcopirita,cuprita,malaquita,azurita,bornita
I cubanita.
Usos:conducció d´electricitat i calor,monedes,joyería,art,etc.
Coure: Curiositats.
El coure es troba a la terra en un 0,003% en pes, algunes vegades es presenta en estat pur o natiu, tot i que la
gran majoria de vegades es troba en forma de sulfurs i òxids(calcopirita,cuprita...)
El coure només és rentable quan es troba en una concentració superior al 0,4%.
1
El coure es pot extreure per concentració, electrolisis o fussió en forns elèctrics o de
reberbetjament.(processos pirometalurgics)
Aquest coure es purificat fins al 99,99% i la resta s´elimina mitjançant fangs que seràn de vital importancia en
l´obtenció d´altres metalls;Zinc, Molindé.
Una altre manera singular d´obtenir coure es per mitjà de hidrogen(extracció hidrometalurgica).
Aquest procès consisteix a la reducció per hidrogen del coure dels seus minerals en disolució aquosa.El
material de partida conté CuO o CuS que es disol amb àcid sulfúric i es fa burbugejar hidrògen en la disolució
obtinguda.
El metall es un material pesat, de brillantor metal·lica,es maleable, dúctil i un bon conductor de la calor i
electricitat.
Amb el contacte amb l´aire,la seva superficie s´oxida molt lentament, la seva superficie pot ser receptora
d´alguns compostos qímics volàtils sobretot en zones industrials i zones costaneres.
Els seus dos grans amics d´aleació són l´estany i el zinc,que formen el bronce(coure i estany)i el llautó(coure i
zinc)
Gairebé tots el projectils i bales tenen alguna aleació de coure en els seus components.
Coure:Productors
El coure, en ser un dels primers metalls relativament resistents forts, utils i abundants, va adquirir un caràcter
de metall prestigiós entre els antics que l´empleavem.
Es per aixó que els antics regnes que el dominaven solien estar força avanzats.
Les coses en quant a abundancia no han canviat gaire,només es que les terres on ja hi ha hagut grans
regnes,esta notablement esgotat.
Ara, en aquests moments el llocs actuals on es troba amb més abundancia són:Xile, EEUU, Russia(nord),
Canadà.
Si ens fixam on ès més abundant es a les terres relativament verges d´America.
També es produeix coure a les antigues terres, pero en bastant menys quantitat:Indonesia, Australia,Xina,
Perú,Mèxic, Zambia.
La producció d´aquest metall va en funció de la demanda, intentant mantenir un preus no molt cars, però
tampoc molt barats...ja que si ens posasim a extreure el coure en cantitats ingents,el preu cauria en picat i sería
la ruina de la indùstria del coure.
Coure:extracció
L´extracció del coure es fa majoritariament per mines a cel obert*
I en un nombre molt minoritari en mines subteranies.
Normalment a les mines de coure també s´extreuen altres metalls relacionats com araZinc,molibdé...
2
La mina de coure a cel obert més gran del món es troba a America central i fa 13 kilometres d´amplada i 300
metres de fondaria,(aquesta darrera xifra va en augment...)
Antigament l´extracció d´aquest metall es feia d´una manera molt precaria, quan a una cova es descobria una
veta de coure(impur) s´extreien petits trossos de aquest mineral que contenia coure,es cremava al foc durant
un temps i quan la flama tornava verdosa,volia dir que ja s´havia purificat i procedien al seu emmotllament.
A mesura la cultura del coure va anar extenent−se cap el nord desde egipte i voltants el coure estorbaba
disimulat a altres minerals que no eren els dels paisos natals d´on procedia aquest coneixement,aquest fet va
dificultar el reconeixement del coure disimulat a diferent minerals a diferents llocs geografics.
L´extracció del coure a les mines a cel obert es fa a gran escala, amb gran escala,es vol dir que s´utilitza
maquinaria justament feta per la funció tractors amb pales que poden agafar 60 tones d´una cullerada, camions
que poden dur bastes quantitats de tones de terra, i fins i tot explosions de dinamita que sacosten algunes
vegades a intensitats nuclears.
*Mina a cel obert:Simplement es un forat a la superficie terrestre d´on s´extreu el mineral amb maquinaria
pesada.
*Veta:Jaciment d algún mineral.
Coure:purificació
Hi ha diferentes maneres de purificar el coure, es divideixen en pirometalúrgica i hidrometalúrgica.
−Els processos pirometalúrgics són els més antics ja que consisteixen en només insuflar calor al coure impur
,fondrer−lo i després per decantació obtens el coure pur amb un 99,99% de pureza.O be amb barres de ànodes
que recullen el coure.
Els processos hidrometalurgics són més moderns i són els que fan servir hidrogen per obtenir el coure impur
de minerals.
−La hidrometalúrgia cosisteix a posar en contacte l´hidrògen amb els sulfats, sulfurs i òxids de coure i
l´hidrògen va fent composts amb els elements que formen el compost amb el coure.després retires el composts
que duen l´hidrògen i et queda un coure amb una notable puressa.
Els mètodes més utilitzats són encara avui en dia els de la aportació de calor al mineral, degut al cost que
representa fer−ho per la tècnica de l´hidrògen.
Coure:maneres de trobar−lo
El coure, molt poques vegades es troba en estat pur per això la humanitat a tingut que coneixer sempre els
mineral que tenien en el seu compost el coure, que a vegades podien ser molt diferent, tant en color com en
textura i altres aparences...
El coure d´avull en dia es sol trobar en forma de oxids i sulfurs:
−Sulfurs:Calcopirita,calcosina...
−Òxids:Malaquita,Cuprita,Malaconita...
El coure, com bé hem dit al principi es va començar a utilitzar per la zona de l´oriet mitjà, per allà es trovaba
3
en forma de òxids, llevat de les zones properes als volcas, on es trovaba en forma de sulfurs.
A mesura que la humanitat o la cultura del coure anava pujant de latituds el coure adquiria la seva presència
en altres compostos, es a dir, el òxids anaven disminuint i augmentaven els sulfurs, va ser un gran avantatge
per l´home reconeixer el coure en altres compostos.
Coure:Aplicacions
Les aplicacions el coure al llarg de la història han anat variant bastant.
Als començaments de les seves aplicacions, el coure s´utilitzava per ornamentació, anells, collars amb petites
esferes de coure,monedes....
Després amb eines rudimentaries com tisores,destrals de treball....
Deprés en eines de finalitat militar com destrals de guerra, espasses...
Posteriorment amb l´aparició del ferro, el coure va entrar en decadència i va perdre importància fins fa
relativament poc.
Amb la descoberte de l´electricitat i sobretot amb la revolució indutrial...el coure a recobrat la importància que
tenia en els seus temps.
Actualment, s´utilitza com a conductor de l´electricitat petites peces ornamentals ,aleacions per aconseguir
metalls amb millors propietats,construcció d´avions...
Com a novetat de la nostra època el coure també s´utilitza avui en dia per fer escultures i estatues, val a dir
que també es solen fer amb aleacions de coure i estany que donen com a producte el bronce i del qual ja en
parlarem més en davant.
Coure:Propietats mecaniques
El coure es caracteritza fonamentalment per la seva gran maleabilitat o ductilitat.
La ductilitat era evident pels primers homes que el van emplear, per tant, això, els va suposar ventatges i
desvetatges...les eines que havien de rebre molts cops...destrals, espases...es deformaven i perdien la seva
forma molt rapidment.
En canvi això no els preocupava quan es tractava d´eines senzilles... anells,ganivets...
Però la ductilitat no es l´única propietat mecànica que té el coure, també en té una altre que va adquirir més
importància amb la utilització de l´electricitat, ja aquest metall es molt bon conductor de l´electricitat i de
calor.
−Aprofitant la propietat de que es un bon conductor de l´electricitat es fan cables de coure:
−Aprofitant la propietat que es un bon conductor de la calor es fan eines que requereixin encalentir−se com
tubs encalentidors d´aigua o recipients de cuina...
4
I per acabar amb el coure...
Recopilant una mica el que hem estat diguent fins ara, farem un petit repàs sobre el que es el coure, d´on i
com s´extreu, quines han estat les seves utilitzaions al llarg de la història, la seves propietats...
El coure es un metall ferrós pesat molt maleable i molt bon conductor de l´electricitat.
Es calcula que s´utlilitza desde el 5.000a.C, utilitzat pels egipcis primerament i després pujant per orient mitja
cap a latituts més altes, els homes que el dominaven havien de saber com es trobava el coure en cada regió de
la terra.
L´extracció del coure només es rentable quan es troba en una concentració superior al 0,4%.
Les diferents maneres de purificar−lo són per hidrometalúrgia i pirometalúrgia.
·Hidrometalúrgia:procés basat en hidrògen.
·Pirometalúrgia;procés basat en encalentiment del mineral que el conté.
També hem quedat que el coure es troba a vegades en estat pur(molt poc),i que la majoria de vegades estava
en la composició química d´algun minerals ,i que aquests minerals no estaven distribuits de igual manera per
la superficie de la terra.La majoria son òxids i sulfurs.
Les aplicacions d´aquest metall han anat variant al llarg de la història en funció del que demandava l´època.
I com a propietats mecàniques, destacar que es molt maleable, dúctil i bon conductor de la calor i electricitat.
Estany:Que és? I com és?
L´estany ès un metall que juntament amb l´anterior té unes propietats de conducció de calor i electricitat molt
bones.
El seu ús es coneix molt per la seva aleació amb el coure que dona lloc al bronce.
Aquest metall,també es molt dúctil i maleable.
Es coneix la seva existència desde la antiguitat(no se sap quan...)
Dades tècniques:
Símbol:Cu
Número atòmic:50
Massa atómica:118,710
5
Número de protons/electrons:50
València d´oxidació:+2+4
Electronegativitat:1,96
Punt de fussió: 231,93ºC
Punt d´ebullició: 2602ºC
Densitat: 5750Kg/m cúbic
Estructura cristalina: tetragonal i cúbica
Color:Blanc platajat
Isòtops: 112−Sn (0,97%), 114−Sn (0,65%), 115−Sn (0,34%), 116−Sn (14,53%), 117−Sn (7,68%), 118−Sn
(24,23%), 119−Sn (8,59%), 120−Sn (32,59%), 122−Sn (4,63%) y 124−Sn (5,79%) i 28 inestables, on els seus
periodes de semidesintegració oscilen entre 0,94 s (100−Sn) i 100.000 anys (126−Sn).
Fonts:natiu(molt poc) i casiterita i estannina
Usos:aleacions amb coure(bronce)i finalitats electròniques i de objectes que requereixin les seves propietats
mecàniques.
Estany:Curiositats
L´estany es troba a la terra en un 2,3x10−4% en pes de la escorça terrestre, algunes vegades es presenta en
estat pur o natiu, tot i que la gran majoria de vegades es troba en forma de casiterita i estannita.
La casiterita es mòl i s´encalentix fins a fondre el mineral que conté l´estany.Després per decantació s´extreu.
Aproximadament la quarta part de l éstany consumit s´obté de la recuperació de l´estany que contenen les
llaunes.
L´estany purificat es pot trobar de dues maneres...estany blanc, metal·lic, tetragonal i estany gris, metàl·lic,
polvorent lleuger amb estructura cúbica.
Aquest darrer estany té molt poques aplicacions i es de molt mala qualitat, es diu que la derrota de Napoleó a
Moscú,va ser fomentada perque els botons dels seus soldats eren del primer estany, i aquest, en baixes
temperatures, duu tendència a pasar a tenir la composició química del segón.I per això va ser
derrotat..(diuen...).
Si l´estany es cremat despren una flama blanquinosa, aquesta també es una manera d´identificar−lo.
Com que quimicament només l´ataquen a temperatures molt fredes o molt calentes, es sol utilitzar com a
recubriment protector d´altres metalls que no tenguin aquesta protecció.
Una de les seves aplicacions en estat pur(ell tot sol)es fer que el vidre fos, floti per damunt d´ell, així
s´aconsegueix una superficie de vidre llisa.
Estany:Productors
6
Tot i que l´estany ja fa tant de temps que s´utilitza que no se sap desde quan l´empleam....actualment ja hi ha
unes dades ben definides de qui són els majors productors d´aquest metall.
Els majors productors i amb diferència són : Bolivia,Brasil,Indonesia,Malasia,Tailandia,Europa,Xina,Perú i
Australia.
L´estany es un dels pocs metalls, en que el seu valor puja i baixa molt variablement, això fa que la seva
producció i extracció sigui rentable però molt variablement.
Les empreses que es dediquen a l´extracció d´aquest metall no ho fan amb gaire anim de lucre ja que no es
execivament rentable.
Espanya, en la seva època explendorosa va ser una de les nacions més riques minerologicamnt, inclòs
l´estany, actualment ocupa el lloc 15º en l´escala de producció d´estany en el món.
En aquets moments la utilització més frequent de l´estany es l´aleació amb el coure per formar el bronze ,el
recobriment de metalls delicats per aprofitar la seva resistència i la microsoldadura de xips informatics...
Estany:Extracció
L´estany té una extracció relativament barata, gairebé exactement com el coure, s´extreu o bé per mina a cel
obert(juntament amb un munter d´altre minerals:Zinc,plom...) o bé en mines subterranies.D´aquesta darrera
n´hi ha extremadament poques.
En la naturalessa es pot trobar en estat pur(molt poc)o bé en forma de casiterita o estannita.
Però com ja hem dit abans la quarta part de l´estany produit procedeix del reciclatge de les llaunes que el
contenen en un percentatge determinat.
El percentatge de reciclatge d´estany va en augment, això fa que cada vegada es facin menys mines
d`extracció y s´inverteixi més en el reciclatge de l´estany, ja que reciclar−lo es més barat que extreure−lo.
El que sigui més barat reciclar−lo que extreure´l fa que sigui un dels pocs materials que es reciclen per motius
econòmics, ja que molts de materials es més costos reciclar−lo que extrure´l.
Dgut a la seva poca concentració les mines contruides per extreure´l són molt grans(en extensió i profunditat)
i per aixó es va elaborar un pla de recuperació del medi on s´extreu aquest material amb el fi de reduir al
màxim l´impacte paisagistic de la seva extracció.
Estany:Purificació
Hi ha divesos mètodes de purificació d´aquest metall.
La manera d´extreure l´estany es aqueixa:
−Fundició i posterior decantació,ja sigui per barres de ànodes o per decantació per densitat(el més pesat va
avaix i el més lleuger va adalt)
Dit això podem dir que:
Una vegada recollit el mineral que conté l´estany es duu a un forn on s´encalenteix a fi de fondre tot el
material, una vegada fos comenza el procés de decantació, d´aquest procés també s´extreuen uns quants
7
elements més, ja que l´estany mai sol venir tot sol, aquests elements que l ácompanyen són el
zinc,plom,osmi...
Una vegada els materials s´han anat clasificant en diferents estrats segons el seu pes, ja es pot procedir a la
seva classificació y també es pot dir que ja tenim els materials separats i classificats.
Una variant de la seva extracció es també, quan es té el mineral en brut fos, fer−hi pasar unes barres (ànodes)
on l´element estany si aferrarà quimicament parlant i després se separar en un procés químic especific per
aquell enllaç produit.
Estany:maneres de trobar−lo.
L´estany, s´utilitza desde l´antiguitat desde fa tant de temps que no es pot determinar amb precisió, però si
d´una manera aproximada, es a dir, una mica més tard que el coure, ja que degut a l´aleació del coure amb
l´estany, surt el bronce i d´aquesta manera els primers que el van utilitzar van gaudir de les seves aplicacions,
peró per això primer van tenir que saber trobar−lo i identificar−lo.
Es diu que es va descobrir perque le pedres que contenien el mineral que contenia l´estany estaven situades
prop d´un foc, aquet foc feia una flama blanquinosa i posteriorment es fonía, i a rel d´aquesta descoberta, es
va poder deduir quines eren les roques que contenien en el seu compost l´estany.
Aquestes roques són bàsicament:La Casiterita (SnO2),i l´estannina (SnFeCu2S4).
La casiterita i l´estannina van seguir un camí de descobertes semblant al del coure, es a dir, que igualment que
pasava amb el coure, les persones van tenir que anar adaptant−se i esbrinant quins minerals contenien l´estany
a mesure que avanzava la cultura de l´estany cap a latituds més altes.
La escasetat de coure en un lloc i la abundancia de estany en un altre o viceversa donava lloc a comerç entre
aquests dos metalls, ja que l´estany per ell tot sol tenía poques utilitats, en canvi, aleat amb el coure, les seves
propietats eren les demandades de l´època.
Estany:aplicacions:
L´estany i les seves aplicacions són molt variables... van desde l´antiguitat (aleat amb el coure)per fer espasses
de bronce, campanes, eines de fusteria... fins a l´actualitat on té el seu paper fonamental a l´electronica per fer
circuits impresos o també ornaments de decoració, joies, o aparells elèctrics.
8
Obre llaunesSafata de estany
BarometrePlat
Totes les utilitats de l´estany tot sol tenen en comú que no han de ser extremadament resistents a cap força
mecánica intensa.
Estany:Propietats mecàniques.
L´estany es un element extremadament maleable, tant que es pot tallar un lingot de estany amb un cúter com
si fos mantequilla.
Que sigui maleable només es la propietat més visible i que més crida l´atenció, però en té d´altres.
Bàsicament les propietats mecàniques de l´estany són:gran maleabilitat i conducció electrica i de calor.
La propietat de que sigui maleable juntament amb la propietat de que té un baix punt de fussió es utilitzada
per l´electricitat, circuits elèctrics impresos,etc.
Chip Chip
Els chips són plaques de silici amb el circuit d´estany impres.
I la propietat de ser conductor de l´electricitat i la maleabilitat fa que sigui adequat per fer−ne una aleació amb
el coure per donar bronce i fer fils de corrent de bronce donant maleabilitat als fils.
Cables de bronce.
I per acabar amb l´estany...
Recopilant una mica el que hem estat diguent fins ara, farem un petit repàs sobre el que es l´estany, d´on i
com s´extreu, quines han estat les seves utilitzaion al llarg de la història, le seves propietats...
L´estany és un metall ferrós pesat molt maleable, molt bón conductor de l´electricitat i té una temperatura de
fussió molt baixa, tan sols 232ºC
9
Calcular desde quan s´utilitaza es molt dificil, per això es diu que s´utlitza desde l´antiguitat, utlilitzat primer
per la gent de l´orient mitjà i despres pujant per l´orient mitja cap a latitudas més altes, els homes que el
dominaven havien de saber com es trobava l´estany a cada regió de la terra.
La manera de purificar−lo nomes es per pirometalúrgia.
·Pirometalurgia;procés basat en encalentiment del mineral que el conté.I posterirment treure el metall per
decantació o electrolisis.
També hem quedat que l´estany es troba a vegades en estat pur(molt poc),i que la majoría de vegades estava
en la composició química d´algún minerals, i que aquests minerals no estaven distribuits de igual manera per
la superficie de la terra.La majoría són òxids i sulfurs.
Les aplicacions d´aquest metall han anat variant al llarg de la história en funció del que demandava l´època.
I com a propietats mecàniques, destacar que es molt maleable, dúctil i bón conductor de la calor i electricitat.
Índex:
·El Coure:
−Que és?Com és?
−Curiositats
−Productors
−Extracció
−Purificació
−Maneres de trobar−lo
−Aplicacions
−Propietats mecàniques
−I per acavar amb el coure
·L´Estany:
−Que és?Com és?
−Curiositats
−Productors
−Extracció
−Purificació
−Maneres de trobar−lo
10
−Aplicacions
−Propietats mecàniques
−I per acavar amb l´estany
·Bibliografia
Bibliografia:
−www.elcobre.com
−www.elchatarrero.com
−wwwcodelco.com
−www.adi.uam.es
−www.icablestocks.com
−www.cdrinfo.es
−Enciclopedia Larousse
−Algunes dades de clase
Resum:
−El coure es un metall no ferrós pesat de color ataronjat molt dúctil i maleable amb una conductivitat elèctrica
i de calor molt bones.
Les seves principals aleacions són:bronce(amb l´estany) i el llautó(amb el zinc).
Léxtracció es fa principalment en mines a cel obert que són un clot a terra on s´extreu amb maquinaria pesada.
Hi ha dues maneres de purificar−lo:pirometlurgia o hidrometalurgia.
El coure es troba en forma de sulfurs o òxids: (Calcopirita, calcosina),( Malaquita,Cuprita,Malaconita)
−L´estany juntament amb el coure es molt maleable i condueix be la calor i l´electricitat.
Es conegut per la seva aleació amb el coure per formar bronce.
La seva extracció es fa generalment per mines a cel obert i mai bé sol, sinó que juntament amb l´estany
s´extreu zinc, plom, tungste...
Per purificar−lo s´utilitza el mètode de la fundició del mineral que el conté i despres es decanta.
A la natura es troba en forma de: La Casiterita (SnO2),i l´estannina (SnFeCu2S4).
11