Activitat 1

1. Què és la matèria? I els elements químics? I les estructures cristal·lines?

Què és la matèria?

Segons el diccionari “és tot el que constitueix la substancia de l’univers físic”. La Terra, mars, la brisa, el Sol etc. 
L’àtom és la porció més petita de la matèria. Àtom en grec significa INDIVISIBLE. és la porció més petita de la matèria. Són d’unitat bàsica de l’estructura de tot els materials. Els àtoms estan formats per un nucli de grandària reduïda i carregat positivament per un núvol d’electrons que es troben a la corteza.: 

• Electrons: carrega elèctrica negativa
• Neutrons: càrrega elèctrica neutre 
• Protons: càrrega elèctrica positiva

Els elements químics són substàncies pures que no es poden descompondre en cap altra substància pura més senzilla mitjançant mètodes químics.

Els metalls són uns elements químics sòlids a temperatura ambient (excepte el mercuri), que es ttroben als minerals combinats químicament amb altres elements. Alguns metalls  es poden trobar a la natura en estat pur, la resta estan barrejats amb altres elements en forma de minerals.Els més comuns són: 

• Òxids: Metall+oxigen  hematites(Fe2O3)
• Sulfurs: Metall+sofre Galena (PbS)
• Carbonats: Metall+carboni+oxigen Magnesita (MgCO3)

1) Propietats dels metalls.

L'enllaç metàl·lic és conseqüència de l'atracció electrstàtica entre els ions positius dels del metall i el núvol d'electrons que l'envolta. Les propietats característiques del metalls són les seguents:

2) Propietats físiques:

Els metalls mostren un ampli marge en les seves propietats físiques. La majoria d'ells són de color grisenc, però alguns presenten colors diferents, el bismut (Bi) és rosaci, el coure (Cu) vermellós i l'or (Au) groc. En altres metalls apareix més d'un color, i aquest fenomen s'anomena pleocroísme.

3) Altres propietats serien:

- Densitat: relació entre la massa del volum d'un cos i la massa del mateix volum d'aigua. L’alta densitat dels metalls (excepte en els alcalins) és deguda a l’eficaç empaquetament dels àtoms en la seua estructura i també a l’alta massa d’aquests en relació amb el seu volum.

- Estat físic: tots són sòlids a temperatura ambient, excepte el Hg.
- La lluïssor metàl·lica, característica dels metalls. És deguda a la seua capacitat de reflexió de la llum, propietat que té a veure amb la deslocalització i el moviment dels electrons.
- Maleabilitat: capacitat del metalls de fer-se làmines.
- Ductilitat: propietat dels metalls de modelar en filferro i fils.
- Tenacitat: resistència que presenten els metalls a trencar-se per tracció.
- Conductivitat elèctrica i calorífica. Efecte de la Temperatura.
- L’alta temperatura de fusió i la duresa de la major part dels metalls (excepte en els alcalins) són degudes a la forta atracció entre els ions positius i els electrons.



ESTRUCTURES CRISTAL·LINES

Els àtoms s'uneixen per formar molècules i aquestes alhora per formar compostos i en aquesta intervenció anem a treballs amb les estructures cristal lines, aquestes estan constituïdes per àtoms ordenats a llarga distància, és a dir que estan disposats de tal manera que el seu ordenament es repeteix en les tres dimensions, formant un sòlid amb una estructura interna ordenada.

La gran majoria dels metalls cristal.litzen en tres estructures d'empaquetament
compacte:

- Cúbica centrada en el cos
- Cúbica centrada en les cares
- Hexagonal compacta

Activitat 2

2. Descriu el procés metal·lúrgic.

Un dels materials més importants per el desenvolupament ésser humà, són els metalls.

El metalls ha estat en tot moment imprescindibles. Per poder obtenir-los, cal seguir el següent procés:

1. Mineria: s’extreu el mineral d’un jaciment adequat i es separa la seva part rica en metall d’altres que l’acompanyen. Un cop realitzada l’extracció del mineral té lloc l’enriquiment, un procés que consisteix en augmentar en una barreja la proporció d'un dels seus components. D’aquest, en resultarà el mineral enriquit.

2. Metal·lúrgia: Es separa el metall dels altres elements amb els quals es troba químicament combinat. Fent això obtenim el metall en brut. A continuació s’aplica l’afinament, un procés en el que s'augmenta la puresa del metall ja tractat.

3. Indústries metàl·liques: S’elabora el metall obtingut per obtenir d’ell articles útils. És a dir, de la metal·lúrgia aconseguim un metall útil per a aplicacions industrials que mitjançant la mecanització i conformació es transformaran en objectes i articles metàl·lics.

També és conegut el nom de metal·lúrgia com el conjunt de processos per l’obtenció dels metalls. I també es coneix amb el nom de siderúrgia la branca de la metal·lúrgia que es dedica a l’obtenció del ferro i els seus derivats.

Activitat 3

3. Fes una ressenya històrica del ferro (En Anglès)

Iron is the most abundant metal on Earth since most of its core is iron. It is also the most used metal Earth. In the 14th century iron was considered a precious metal because of its rareness.

The name “iron” comes from the Scandinavian “iarn”. There have been lots of stories about the origin of iron, from a spiritual or religious point of view, to a more astronomical standpoint. The reality is that iron is one of the most produced elements in the Earth’s core and therefore we can find it in many ores in nature.

Archaeologists believe that the Bronze Age came before the Iron, since there are more bronze utensils that iron ones. Bronze is easier to extract and create, but the lack of copper and the abundance of iron leads to believe that ancient civilizations abandoned bronze as a utensil.

Activitat 4

4. Què és l’amalganatge?

Una amalgama és una substància formada per la reacció química del mercuri amb un altre metall, normalment or, coure o cadmi; per tant, un amalgamatge és l’aliatge del mercuri amb altres metalls alcalins o metalls comuns (excepte ferro i platí).

Des de l’antiguitat el mercuri s’utilitzava com a tractament estètic i per a ús terapèutic ja que no es coneixia la seva toxicitat. Però al segle XVI es va començar a utilitzar per a recuperar la plata a partir del mineral brut per amalgamatge. En el mètode d'extreure or i argent des dels seus minerals, els metalls es combinen amb el mercuri que se separa, posteriorment, per destil·lació. Fins al dia d'avui la petita mineria aurífera utilitza aquesta tècnica de manera generalitzada. És a dir, l'amalgama d'or i mercuri es fa servir per l'extracció d'or de les menes d'or.

Les amalgames mes conegudes són:

•  Amalgama de sodi, a làmpada de vapor del sodi (és a làmpada de descarrega del gas, utilitza sodi en un estat excitat per a produir llum).
• Amalgama d’or, s’utilitza per al daurat del vidres.
• Amalgama d'estany, per al azogament de miralls.
• Amalgama de zinc i sodi, s'utilitzen com a agents reductors. 

Els dentistes han usat aliatges de mercuri amb els metalls com la plata, el coure, l'indi, l'estany i el zenc. Roman tou durant un temps curt i pot omplir qualsevol volum irregular i aleshores forma un compost dur. Dura molt més temps que altres materials que restauren.

Per als metalls alcalins, l'amalgamació és exotèrmica i es poden identificar diferents formes químiques, com KHg i KHg2. KHg té color daurat, i KHg2 té color platejat. Aquestes amalgames són molt sensibles a l'aire i l'aigua, però poden ser treballades sota nitrogen sec.

Les fases K5Hg7 i KHg11 també es coneixen; rubidi, estronci i barium.

L'amalgama de sodi la produeix el procés clor-alcalí i es fa servir com un agent reductor important i en química inorgànica. Amb aigua es descompon en una solució d'hidròxid de sodi concentrada, la qual torna al procés clor-alcalí.

L’amalgama d’amoni és una massa esponjosa, tova i grisa que es descompon ràpidament a la temperatura d'una habitació o en contacte amb aigua o alcohol. És molt tòxica i perillosa pel medi ambient.

Activitat 5

5. El material amb què s'ha elaborat la peça d'un avió té la composició següent:95% alumini, 4% coure, 0,5% magnesi i 0,5% manganès (duralumini). Determina:

a) La quantitat de coure mCu que conté si l'objecte té una massa de m = 12,4 kg
12,4kg · (4/100) = 0,496 kg de Cu

b) La quantitat de mMg de Mg (magnesi) necessari per obtenir m aliatge = 12.420 kgkg
12.420kg·(0,5/100) = 62,1 kg mMg

c) La quantitat d'aliatge maliatge que es pot preparar amb mAl = 10.000 kg d'alumini.
10.000 kg = 95%
(10.000·100)/95 = 10.526,316 kg

Activitat 6

6. Fes un resum dels metalls que han format part de la composició de les monedes al llarg de la història.

Les primeres monedes van ser encunyades amb caràcter oficial, en Lidia (avui Turquia), un poble de l'Àsia Menor, aproximadament entre els anys 680 i 560 a. C. 
La peça va ser encunyada en electro, un aliatge natural d'or i plata. La moneda és una unitat de canvi que facilita la transferència de bens i serveis. Juntament amb els bitllets, les monedes, són els intercanviadors per a la transferència de bens. Això no ha sigut aixídurant tota la vida, abans s’utilitzaven els menjars o els objectes per a l’intercanvia dels bens, però ele diners han tingut un paper molt important a les civilitzacions humanes des de fa aproximadament uns 12.000 anys. Segons algunes investigacions, seria el regne de Lídia (643-630 aC) el primer a inventar i utilitzar les monedes, encara que se'n van desenvolupar al mateix temps a l'Índia i a la Xina. Antigament els més utilitzats per a la fabricació de monedes eres l’or, la plata i el bronze. Actualment les monedes estan fetes principalment amb metalls, és a dir, aliatges, barreges homogènies amb propietats metàl·liques de dos o més elements. Aquest canvi ha sigut per la tendència inflacionista dels països capitalistes ha provocat que es facin a partir d'un metall base de menor valor, essent el metall més estès el cuproníquel, i essent molt utilitzats també el cu-niquel i l'alumini. Tot i l'evolució i ampliació dels metalls emprats, el valor de cada partida de monedes conté en pes de metall el valor del metall en qüestió a cotització del dia de publicació de l'ordre d'encunyació. En un món tan volàtil com l'actual, ens trobem amb fets tan paròdics com que la pesseta d'alumini, en la seva última encunyació, al cap de dos mesos el valor del metall a preu de mercat multiplicava per 20 el preu nominal de la moneda, havent de ser retirades i canviades de metall, a causa del fet que molts fonedors d'alumini les feien sortir de circulació per fondre-les i vendre-les com a metall pur a un preu més alt.

Es poden trovar diferentes tipus de metales a les monedas:

Coure
Un metall vermell marró, molt mal·leable i molt usat des de l'antiguitat en l’amonedació amb escàs valor intrínsec.

Alumini
És el metall més abundant, molt barat, es desgasta amb facilitat i usat en monedes que han sofert una forta inflació, com per exemple la pesseta denominada llentia.

Estany
De color platejat i molt mal·leable, però massa suau per resistir el desgast.

Ferro
Gris i mal·leable, és molt reactiu oxidant-se fàcilment amb l'oxigen.

Niobi
Un car metall de color gris. Amb un tractament especial de les capes superficials es pot canviar el seu color.

Níquel
El metall pur és magnètic. Generalment es lliga amb coure. La primera moneda completament de níquel va ser encunyada a Suïssa en 1881.

Or
L'or és el metall més antic usat per encunyar monedes. No sofreix oxidació en ser inerta i és molt mal·leable el que li fa ideal per al seu ús en monedes.

Plata
Un metall blanc usat ja des de l'antiguitat fins al dia d'avui per encunyar moneda. És més dur que l'or però és fàcil d'encunyar.

Zinc
Un metall lleuger i barat que s'oxida fàcilment sinó es lliga amb altres.

Platí
Descobert per l'espanyol Antonio De Ulloa en 1748. És un metall bastant mal·leable el que ho fa propici per encunyar monedes. El seu ús principal en numismàtica és el de metall bullion, per exemple per a les unces Eagle de Platí emeses per Estats Units.

Titani
El titani és un fort i lleuger metall, resistent a la corrosió.

Activitat 7

7. Fes una llista d'aliatges de digerents metalls.

Acer = Fe (ferro) + (0,1-1,76%) C (carboni)

Lautó = Cu (coure) + Zn (zinc)

Bronze = Cu (coure) + Sn (estany)

Cuproníquel = Cu (coure) + Ni (niquel)

Alpaca = Cu (coure) + Ni (niquel) + Zn (zinc)

Constantà = 55% Cu (coure) + 45% Ni (niquel)

Invar = 64% Fe (ferro) + 36% Ni (niquel)

Duralumini = Al (alumini) + Cu (coure) + Mg (magnesi) + Mn (manganès) + Si (silici)

Zamak = 94.95% Zn (zinc) + 4% Al (alumini) + 1% Cu (coure) + 0,05% Mg (magnesi)

Activitat 8

8.  Fes un informe sobre el sector metal·lúrgic a Espanya i a Catalunya actualment.

ESPANYA: 
El sector del metall en 2012 va sufrir una important caiguda en la seva activitat. Pero va poder compensar aquesta caiguda de la activitat productiva en 2012 gracias al avans de les exportacions.

L'índex de producció industrial del metall, va acabar amb un descens del 10,8%, després de caure 3,1% anotat a l'any anterior, mentre que l'índex de la cifra de negocis, que mesura la demanda actual, va caure un 8.1% i l'entrada de comandes, que mesura la demanda futura, un 5,8%. 

Les exportacions de béns en el sector del metal el 2012 van impedir que l'activitat productiva tenia un major descens i va actuar com a motor d'impuls del metall.

En quant a les importacions de béns del sector metall, es va baixar de mitjana anual en 2012 un - 11,2% respecte l'any anterior, després de l'augment experimentat el 2011, 2.6% (que clarament va afectar mal·lament a les exportacions).

CATALUNYA: 
De la informació analitzada des de l'última enquesta de la situació del CEAM amb dades de les previsions de 2014 i 2015, es dedueix un repunt important en l'activitat del sector a Catalunya en el 2014 en relació del 2013, sobretot a la primera meitat. Aquest comportament va proporcionar un augment de la contractació de nou personal en el sector.

L'evolució del sector és el dinamisme del sector de material de transport, que ha generat efecte molt positiu en el conjunte del metall.

Els mercats exteriors continuen tenint un paper clau en l'evolució de la metal·lúrgia. Tot i així, les empreses catalanes del sector es manifesten un augment de la desconfiança sobre la seva evolució futura. De fet, es reflecteix en unes expectatives menys optimistes a curt termini, tant en termes de creixement de la producció o de la incorporació de nous treballadors.

D'altra banda, l'opinió de les empreses en relació amb el comportament del mercat intern és més positiva que en els anys anteriors.

Activitat 9

9. Fes una descripció d'un proces siderúrgic

Procés Siderúrgic: 
El procés de transformació del mineral de ferro comença amb la seva extracció en la mineria del ferro. A la natura el ferro es troba en forma d'òxids, hidròxids, carbonats, silicats i sulfurs. Els més utilitzats en la siderúrgia són els òxids, hidròxids icarbonats.

Els processos bàsics són els següents:
Òxids → hematita (Fe2O3) i la magnetita (Fe304)
Hidròxids → Limonita
Carbonats → Siderita o carbonat de ferro (FeCO3)

Aquest minerals es troben combinats en roques que contenen elements indesitjats anomenats ganga que s'han de separar mitjançant dos mètodes principals:

• Imantació: fent passar les roques per un cilindre imantat, amb l'inconvenient que l'hematita, que predomina, no és magnètica.
• Separació per densitat: es submergeixen les roques en l'aigua, té l'inconvenient que el mineral queda humit i això perjudica el procés siderúrgic.

Una vegada feta la separació, el mineral de ferro es porta a la planta siderúrgica on serà processat per a convertir-lo primer en arrabi i després en acer.

 Un dels processo de siderúrgics principals i més utilitzats és el de l’alt forn que consisteix en: 

Procés siderúrgic: 
Per la boca superior, que anomenarem tragant, s’introdueixen les matèries primeres en capes succesives (ferro, carbó coc, pedra calcària). 

Per les toveres s’injecta l’aire y els combustibles auxiliars. 
L’aire calent fa que el coc entri en combustió formant  CO2 que quan ascendeix, en fer contacte amb el C es redueix en CO 

Els minerals oxidats que descendeixen des del tragant, són reduïts a ferro fos per l’alta temperatura del forn, que absorbeix una quantitat de carboni i altres elemnts presents al mineral. 

Les temperatures varien segons la zona del alt forn que va des de 400oC fins 1800 oC
Zona de deshidratació (400 oC)
Zona de reducció (700 oC)
Zona de carburació (1200 oC)
Zona de fusió (1800 oC)
En la zona de fusió, s’obté fos la escòria i arabi que són colats periòdicament per uns orificis.   

Activitat 10

10.  Realitza una breu història de la siderúrgia a espanya.

Segons un extens treball documentat per BBVA, l'economia va ser menys dinàmic a altre països com Regne Unit unitat, França, Alemanya o Itàlia, que per la seva extensió pot comparar - se amb Espanya.

Despres PIB (producte interior brut) espanyol industrial va anant guanyant en posicions respecte als altres Països mes avançats d'Europa  (excepte el 1950, una data d'inserció dins de la postguerra civil), sense aconseguir mai (menys de 30 el 1950, a prop de 80 el 1996). Aquest augment, que és més ràpid que dels països industrialitzats d'Europa, a causa de la debilitat extrema del punt de partida, "expressa al mateix temps el mèrit i la inadequació del progrés industrial "d'Espanya.

La industria siderurgica espanyona va experimentar poc mes o menys, les mateixes vicisituds. Retras tecnic, combustible car o de mala calitat i un mercat de dimencions reduïdes van fer que la siderurgia espanyola, al llarg del segle XIX, no podria competir amb productes inglessos, belguessos o alemanes.

Activitat 11

11. Explica els diferents tractaments tèrmics

Els tractaments tèrmics:

Tremp: S’aplica aquest tractament quan es vol aconseguir un acer amb una elevada duresa i resistència mecànica. S’escalfa l’acer fins que es transforma en austenita. Després es refreda ràpidament perquè tota la austenita es transformi en martensita.

Revingut: S’aplica quan es vol augmentar la tenacitat dels acers que han estat sotmesos a tremp. S’escalfa a una temperatura inferior als 723 graus, perquè no es transformi en austenita, i després es deixa refredar a l’aire.

Recuita: S’utilitza quan es vol disminuir la duresa i incrementar la plasticitat d’un acer per poder-lo deformar i treballar amb facilitat. Consisteix en escalfar l’acer a una temperatura elevada i refredar-ho lentament.

Normalitzat: Aquest només s’aplica només als acers amb un baix contingut de carboni després que han estat deformats.