Metales🕒 Tiempo estimado: 8 minutos de lectura
Los metales constituyen una amplia categoría de elementos químicos predominantes en nuestro planeta, ocupando la mayor parte de la tabla periódica. Distinguidos por su maleabilidad, permiten ser moldeados en láminas, y su ductilidad, que los hace extensibles en forma de alambres. Se caracterizan por un brillo metálico distintivo, excelentes capacidades de conducción de calor y electricidad, y elevadas temperaturas de fusión y ebullición.
Basándose en sus propiedades físicas y químicas, los metales se clasifican en diversas categorías tales como pesados, nobles, quebradizos, refractarios, ferromagnéticos o esenciales. En la tabla periódica, se organizan en subgrupos de acuerdo con sus propiedades periódicas específicas, como los metales alcalinos, alcalinotérreos, o metales de transición, ya sean internos o externos.
En resumen, los metales dominan la composición de la tabla periódica y se encuentran comúnmente en la naturaleza en forma de minerales. Son sólidos a temperatura ambiente, con excepciones notables como el mercurio, y poseen un brillo metálico singular. Su maleabilidad y ductilidad les permiten adoptar formas de láminas y alambres. Destacan por su conductividad térmica y eléctrica, densidad generalmente alta, y puntos de fusión y ebullición significativos. Con baja energía de ionización, tienden a formar cationes fácilmente, perdiendo electrones durante las reacciones químicas para oxidarse y generar iones positivos de distintas valencias.
Propiedades de los metales
Entre las propiedades físicas más relevantes de los metales se encuentran su estado sólido a temperatura ambiente, con la excepción del mercurio y el galio bajo ciertas condiciones; un brillo metálico que les permite reflejar la luz y ser pulidos; la capacidad de ser transformados en láminas o alambres sin romperse; una dureza general, excepto en casos como el sodio y el potasio; y una conductividad sobresaliente debido a los electrones libres presentes en su estructura.
La densidad varía significativamente entre los metales, con el osmio como el más denso y el litio como el menos denso. Sus puntos de fusión y ebullición también son notables, aunque existen excepciones como el mercurio, así como el sodio y el potasio, con puntos de fusión más bajos.
Las propiedades químicas de los metales revelan su tendencia electropositiva y reactividad, formando cationes con facilidad debido a su baja energía de ionización. Esto demuestra una predisposición a perder electrones en reacciones químicas, lo que les lleva a oxidarse y formar iones positivos de diferentes valencias, destacando su importante papel en numerosos procesos químicos y aplicaciones industriales.
Los metales, elementos químicos fundamentales en la constitución de nuestro planeta, se clasifican en distintas categorías atendiendo a sus propiedades fisicoquímicas particulares. A continuación, se detallan estos grupos:
Metales Pesados
Se caracterizan por su alta densidad y toxicidad, incluso en bajas concentraciones, siendo esenciales su monitoreo en agua, alimentos y medicamentos. Entre ellos, destacan el arsénico, cadmio, plomo y mercurio.
Metales Nobles
Estos metales se distinguen por su baja reactividad y resistencia a la oxidación. Suelen ser preciosos y escasos en la naturaleza, incluyendo al oro, platino, rodio, iridio y paladio. Los elementos fuera de esta categoría se consideran metales comunes.
Metales Quebradizos
A diferencia de la mayoría de los metales, los quebradizos carecen de ductilidad y maleabilidad, imposibilitando su transformación en láminas o alambres. En este grupo se encuentran el berilio, cromo, manganeso, galio y bismuto.
Metales Refractarios
Destacan por su resistencia al desgaste y a altas temperaturas, con puntos de fusión por encima de los 2000 °C. Este grupo incluye al niobio, molibdeno, renio y tungsteno.
Metales Ferromagnéticos
Poseen una fuerte capacidad de magnetización y atracción por imanes bajo un campo magnético. El hierro es el más conocido, aunque el cobalto y níquel también comparten esta propiedad.
Metales Esenciales
Son aquellos que desempeñan funciones metabólicas cruciales en los seres vivos, como el hierro, zinc, magnesio, cobre, calcio, potasio, sodio, níquel y cobalto.
Metales en la Tabla Periódica
De los 118 elementos de la Tabla Periódica, 95 son metales o muestran comportamiento metálico, ocupando principalmente la región central y el lado izquierdo. La Tabla Periódica organiza estos elementos en familias y grupos según sus propiedades similares, incluyendo:
- Metales Alcalinos: Corresponden al grupo 1, integrado por litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio, siendo el sodio y el potasio los más abundantes y esenciales. A excepción del hidrógeno, estos metales son extremadamente reactivos, suaves, maleables, dúctiles y brillantes, con un solo electrón en su capa de valencia.
- Metales Alcalinotérreos: Pertenecientes al grupo 2, incluyen berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Magnesio y calcio son abundantes y esenciales, mientras que el radio es radiactivo. Son reactivos, pero menos que los alcalinos, y poseen características metálicas clásicas con dos electrones en el nivel s más externo.
- Metales de Transición: Abarcan los grupos del 3 al 12, con elementos como el hierro, oro, cobre y plata. Son dúctiles, maleables, buenos conductores de electricidad, densos y con un brillo metálico. Presentan altos puntos de fusión y ebullición y son menos reactivos que los alcalinos y alcalinotérreos. Su particularidad radica en su configuración electrónica que permite diferentes estados de oxidación.
Estas clasificaciones nos permiten comprender la diversidad y complejidad de los metales, su importancia en distintos ámbitos y su ubicación estratégica dentro de la Tabla Periódica.
Los metales de transición interna son aquellos elementos situados en los grupos 6 y 7 de la tabla periódica, comúnmente representados aparte del cuerpo principal. Se caracterizan por tener sus electrones más externos en el subnivel f, y se dividen en dos series principales:
- Lantánidos: Ubicados en el sexto período, estos elementos reciben su nombre del lantano, el primero de la serie. Se les llama «tierras raras» por su escasa presencia en la naturaleza y poseen un color plateado distintivo.
- Actínidos: Constituyen la serie del séptimo período, iniciando con el actinio. Son mayoritariamente inestables y raramente se encuentran en la naturaleza, siendo producidos en laboratorios.
Los enlaces entre los elementos metálicos se conocen como enlaces metálicos. Este tipo de enlace se explica a través de la teoría del mar de electrones, la cual propone que los electrones de las capas más externas de los átomos metálicos se desplazan libremente a lo largo de la estructura, creando una nube de electrones. Esta movilidad de los electrones facilita la maleabilidad y ductilidad de los metales, así como su capacidad para conducir electricidad y calor. Aunque la química cuántica ofrece explicaciones más modernas sobre los enlaces metálicos, la teoría del mar de electrones sigue siendo útil para entender las propiedades básicas de los metales.
Obención de los metales
La obtención de metales a partir de minerales es un proceso que comienza con la minería, seguida por la metalurgia, incluyendo la siderurgia para el hierro, dada su relevancia económica. Los metales más reactivos se aíslan mediante electrólisis, mientras que los menos reactivos pueden obtenerse a través de procesos de combustión o calcinación, convirtiendo el mineral en óxido metálico para luego aislar el metal. En algunos casos, los metales se extraen mediante la reacción de sus óxidos con carbono a altas temperaturas, siendo el hierro un ejemplo destacado de metal obtenido de este modo, principalmente a partir de minerales como la hematita y la magnetita en altos hornos.
Los metales tienen una importancia incalculable para las civilizaciones modernas. Algunos metales se aplican en forma pura, pero es muy común utilizar aleaciones metálicas, que son mezclas formadas por dos o más elementos y que adquieren nuevas propiedades con respecto a sus materiales originales. El acero es una de las aleaciones metálicas más importantes, constituida básicamente por hierro y carbono y pequeñas cantidades de fósforo, azufre y silicio.
Diferencias entre metales y no metales.
Todos los elementos de la tabla periódica se pueden clasificar como metales o no metales. Los no metales son un grupo de elementos químicos que tienen propiedades fisicoquímicas opuestas a las de los metales. La siguiente tabla reúne las principales diferencias entre estos dos grupos.
La energía de ionización es una propiedad que diferencia muy bien a los metales de los no metales. Mientras que los metales tienen bajas energías de ionización, perdiendo sus electrones con facilidad, los no metales son bastante electronegativos, es decir, tienen una fuerte tendencia a atraer electrones de otros átomos en lugar de perder sus electrones.
En la tabla periódica, los metales ocupan el extremo izquierdo y los no metales se ubican en el lado derecho de la tabla. La excepción es el hidrógeno, que a pesar de ser un no metal, se sitúa en el grupo 1.
Importante: Hasta hace un tiempo era común encontrar otras subdivisiones para clasificar elementos además de metales y no metales, como metaloides o semimetales. Estos términos actualmente están siendo descontinuados en la literatura química.