Metales

Te explicamos qué son los metales, cómo se clasifican y las propiedades que poseen. Además, cuáles son sus características, ejemplos y más.

¿Qué son los metales?

Los elementos metálicos son aquellos que son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio). Además, son buenos conductores del calor y la electricidad.

Los elementos metálicos son los más abundantes de la corteza terrestre: de los 118 elementos que integran la Tabla Periódica, apenas 25 son no metálicos. Suelen hallarse naturalmente en proporciones de mayor o de menor pureza, formando parte de minerales del subsuelo terrestre, de los cuales han de ser separados.

El estudio y aprovechamiento de los metales por el ser humano, mediante procesos físicos de mezcla, fundición y moldeado, se conoce como metalurgia. Es uno de los principales cimientos de la ingeniería.

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Clasificación de los metales

Los elementos metálicos se clasifican en distintos tipos, tal como aparecen en la Tabla Periódica. Cada grupo presenta propiedades exclusivas.

• Metales alcalinos. Están ubicados en el grupo 1 de la Tabla Periódica. Son brillantes, blandos y muy reactivos en condiciones normales de presión y temperatura, razón por la cual siempre están formando compuestos químicos y nunca libres. Presentan bajas densidades y son buenos conductores del calor y la electricidad.
• Metales alcalinotérreos. Están ubicados en el grupo 2 de la Tabla Periódica. Su nombre proviene del hecho de que sus óxidos (llamados “tierras” antiguamente) tienen propiedades alcalinas. Son más duros y menos reactivos que los alcalinos, brillantes y buenos conductores del calor y la electricidad, además de tener baja densidad y, a menudo, colores.
• Metales de transición. Están ubicados en los grupos que van desde el 3 hasta el 12 de la Tabla Periódica. La mayoría de los metales son de transición. Casi todos son duros, tienen elevados puntos de fusión y de ebullición y además una buena conducción del calor y de la electricidad.
• Lantánidos. Están ubicados en el periodo 6 de la Tabla Periódica. Llamados lantanoides o “Tierras raras”, forman los “elementos de transición interna” junto a los actínidos. Son elementos muy similares entre sí y muy abundantes en la superficie terrestre. Tienen comportamientos magnéticos únicos.
• Actínidos. Están ubicados en el periodo 7 de la Tabla Periódica. Son metales de altos números atómicos, muchos de ellos tienen todos sus isótopos radiactivos. Algunos son sumamente escasos en la naturaleza.
• Transactínidos. Se trata de metales “superpesados”, que superan en número atómico al más pesado de los actínidos: el lawrencio (Z=103). Todos sus isótopos tienen una vida media muy corta, ya que son muy radiactivos y se obtienen únicamente por síntesis en un laboratorio.

Propiedades físicas de los metales

Los metales presentan particulares propiedades físicas, tales como:

• Maleabilidad. Muchos metales, al ser sometidos a compresión, pueden formar láminas delgadas y homogéneas del mismo material.
• Ductilidad. Muchos metales, al ser sometidos a tracción, forman alambres o hilos homogéneos de material.
• Tenacidad. Muchos metales son capaces de resistir a la fractura, cuando se los somete a fuerzas bruscas como golpes o caídas. Mientras más tenaz sea un metal, menos propenso a romperse será.
• Resistencia mecánica. Muchos metales son capaces de soportar la tracción, la compresión, la torsión y otras fuerzas similares sin ceder en su estructura física (deformarse).
• Conductibilidad. Los metales son capaces de permitir el paso de una corriente de electrones por su superficie (electricidad) o de energía térmica (calor).
• Son buenos conductores térmicos y eléctricos.
• Tienen densidades elevadas.
• Generalmente son sólidos a temperatura ambiente (con la excepción del mercurio).
• Casi todos reflejan la luz (fotones), lo que les brinda un brillo muy característico.

Propiedades químicas de los metales

• Forman cationes (iones con carga positiva).
• La mayoría forma óxidos cuando se combinan con el oxígeno.
• Los metales alcalinos generan explosiones al entrar en contacto con el agua.

Enlace metálico

La dureza de los metales se debe a un tipo de enlace atómico característico de sus formaciones naturales. Se trata de los enlaces metálicos (entre átomos de un mismo elemento metálico).

Estos enlaces metálicos mantienen juntos los átomos de un mismo tipo de metal, formando estructuras regulares de forma definida y, generalmente, sólidas. Los átomos así enlazados permiten el libre movimiento de los electrones hacia y desde los átomos vecinos (como en una nube de electrones), razón por la cual los metales son tan buenos conductores eléctricos y térmicos.

¿Para qué sirven los metales?

Los metales han sido útiles a la humanidad desde tiempos antiguos. Sus propiedades físicas los hacen idóneos para la creación de herramientas fuertes y resistentes, de estatuas o estructuras arquitectónicas de todo tipo.

Por su resistencia mecánica, han sido utilizados para fabricar máquinas y piezas resistentes a grandes cantidades de fuerza. Desde las lanzas y los escudos hasta las retroexcavadoras y las computadoras personales, los metales han sido elementos fundamentales en el desarrollo de la modernidad.

Por otro lado, su brillo los hace idóneos para forjar joyas y elementos de ornato, al menos en lo que a metales preciosos se refiere. Lo mismo ocurre con su buena conducción de la electricidad, que los hace indispensables en los sistemas electrónicos y computacionales.

Importancia biológica de los metales

Los metales no son elementos orgánicos, es decir, no forman parte directa de las estructuras moleculares de la vida (como sí lo son algunos no metales). Sin embargo, son indispensables para la continuidad de la vida, ya que muchas reacciones orgánicas requieren de ellos y de sus propiedades exclusivas.

Por ejemplo, los sistemas nerviosos y neuronales requieren de metales conductores, como el litio y el hierro, aunque en proporciones muy modestas. Del mismo modo, la conducción del oxígeno en la sangre se da gracias a la hemoglobina, una proteína que posee átomos de hierro.

Aleaciones metálicas

Las aleaciones son mezclas homogéneas de metales. En ellas no se produce reacción química alguna y, por lo tanto, no hay formación de nuevos compuestos químicos. Por otro lado, cada aleación suma las propiedades de los distintos componentes de la mezcla.

Las aleaciones son métodos físicos de combinación de metales o de metales y no metales, llevados a cabo a altas temperaturas. Así se obtienen nuevos materiales, por ejemplo:

• Acero. Aleación de hierro y carbono y otros elementos en menor proporción.
• Bronce. Aleación de cobre y estaño.
• Latón. Aleación de zinc y cobre.
• Duraluminio. Aleación de aluminio y cobre.
• Acero inoxidable. A la aleación del acero se le agrega níquel y cromo.

Metaloides

También conocidos como semimetales, se trata de elementos que tienen un comportamiento intermedio entre metales y no metales, y presentan propiedades de ambos. Por ejemplo, son mejores conductores que los no metales, pero peores que los metales. Además, tienden a imitar la reacción de los metales cuando se juntan con átomos no metálicos.

Son metaloides: el boro (B), silicio (Si), germanio (Ge), arsénico (As), telurio (Te), polonio (Po) y antimonio (Sb).

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Diferencias entre metales y no metales

Los elementos no metálicos son esenciales para la vida orgánica y pertenecen, en su mayoría, a los llamados halógenos, gases nobles y otros grupos diversos de la Tabla Periódica. Se diferencian de los metales porque:

• No son buenos conductores de calor ni electricidad.
• No son brillantes.
• Pueden formar tanto enlaces covalentes, como iónicos.
• Son frágiles, por lo que no pueden estirarse para formar alambres, ni comprimirse para formar láminas.

Son no metales: el oxígeno (O), carbono ( C ), hidrógeno (H), nitrógeno (N), fósforo (P), azufre (S), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), yodo (I), ástato (At), téneso (Ts), helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn).

Ejemplos de metales

• Alcalinos. Litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs), francio (Fr).
• Alcalinotérreos. Berilio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), estroncio (Sr), bario (Ba) y radio (Ra).
• Metales de transición. Escandio (Sc), itrio (Y), lutecio (Lu), lawrencio (Lr), titanio (Ti), zirconio (Zr), hafnio (Hf), rutherfordio (Rf), vanadio (V), niobio (Nb), tántalo (Ta), dubnio (Db), cromo (Cr), molibdeno (Mo), wolframio (W), seaborgio (Sg), manganeso (Mn), tecnesio (Te), renio (Re), bohrio (Bh), hierro (Fe), rutenio (Ru), osmio (Os), hasio (Hs), cobalto (Co), rodio (Rh), iridio (Ir), meitnerio (Mt), níquel (Ni), paladio (Pd), platino (Pt), darmstatio (Ds), cobre (Cu), plata (Ag), oro (Au), roentgenio (Rg), zinc (Zn), cadmio (Cd), mercurio (Hg) y copernicio (Cn).
• Tierras raras. Lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb), disprosio (Dy), holmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), Iterbio (Yb) y lutecio (Lu).
• Actínidos. Actinio (Ac), torio (Th), protactinio (Pa), uranio (U), neptunio (Np), plutonio (Pu), americio (Am), curio (Cm), berkelio (Bk), californio (Cf), einstenio (Es), fermio (Fm), mendelevio (Md), nobelio (No) y lawrencio (Lr).
• Transactínidos. Rutherfordio (Rf), dubnio (Db), seaborgio (Sg), bohrio (Bh), hassio (Hs), meitnerio (Mt), darmstatio (Ds), roentgenio (Rg), copernicio (Cn), nihonio (Nh), flerovio (Fl), moscovio (Mc), livermorio (Lv), téneso (Ts), oganesón (Og), saturnio (Sv), unbinulio (Ubn) y superactino (Sac).

¿Cómo se originaron los metales?

En sus etapas iniciales, el universo estaba constituido de hidrógeno y helio, dos gases livianos. Estos dos gases se fusionan en reacciones nucleares en el centro de las estrellas. Como consecuencia, se producen enormes cantidades de energía y también se componen núcleos atómicos más pesados de nuevos elementos estables. Así es como los elementos metálicos se formaron de manera paulatina en el corazón de las estrellas.

Estos elementos pesados, como el hierro (Fe), se amontonan en el interior de las estrellas. Su presencia hace más lenta la reacción atómica a medida que ésta se queda sin combustible, lo que ocasiona la muerte del astro. Cuando finalmente estalla (una supernova), envía estos elementos a los diversos rincones de la galaxia a su alrededor.

En un ámbito más terrestre, sabemos que los metales provienen del interior de nuestro planeta. El núcleo terrestre, por ejemplo, es de puro hierro y níquel.

Puede servirte: Edad de los metales

Referencias

• “Metal” en Wikipedia.
• “4.1 Metales, no metales y semimetales” (Material de estudio) en Universidad de Alcalá de Henares (España).
• “Metales, No-metales y Metaloides” (Material de estudio) en Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).
• “Diferencia entre metales y no metales” en El Mundo Infinito.
• “Los metales” en Área tecnología.
• “Metal (Chemistry)” en TheEnciclopaediaBritannica.