Metales
Los metales son elementos brillantes, buenos conductores y maleables que tienden a ceder electrones y formar cationes.
Los metales son elementos químicos que se reconocen por su brillo, su capacidad para conducir el calor y la electricidad y su facilidad para deformarse sin romperse. Constituyen la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica y han marcado épocas enteras de la historia humana, de la Edad del Bronce a la del Hierro.
¿Qué son los metales?
Desde el punto de vista químico, un metal es un elemento cuyos átomos tienden a perder electrones y formar cationes. Esto se debe a su baja energía de ionización y a su baja electronegatividad. Se sitúan a la izquierda y en el centro de la tabla periódica, separados de los no metales por una diagonal en la que se encuentran los metaloides. Alrededor de tres cuartas partes de los elementos conocidos son metales. La palabra procede del griego metallon, que designaba mina o cantera.
Propiedades físicas
- Estado: sólidos a temperatura ambiente, salvo el mercurio, que es líquido. El galio funde a 29,8 °C y el cesio a 28,4 °C, de modo que se licuan en la mano o en un día muy caluroso.
- Brillo metálico al pulirse, por la interacción de la luz con los electrones libres.
- Conductividad eléctrica y térmica elevadas (véase conductividad eléctrica). La plata es la que más conduce, seguida del cobre.
- Maleabilidad y ductilidad: pueden laminarse y estirarse en hilos. El oro, por ejemplo, se bate hasta láminas casi transparentes.
- Densidad y punto de fusión muy variables: el litio (0,53 g/cm³) flota en el agua, el osmio (unos 22,6 g/cm³) es el más denso y el wolframio funde a 3422 °C, la temperatura más alta de todos los metales.
- Dureza variable: el sodio se corta con un cuchillo; el cromo es muy duro.
Estas propiedades se explican con el enlace metálico: los cationes forman una red ordenada rodeada por un «mar» de electrones de valencia deslocalizados, que pueden moverse y transportar carga o calor, y que permiten que las capas de átomos se deslicen unas sobre otras sin romper el sólido.
Propiedades químicas
- Forman cationes al ceder electrones (Na⁺, Ca²⁺, Fe³⁺).
- Forman óxidos básicos al reaccionar con oxígeno (véase óxidos metálicos), que con agua dan hidróxidos.
- Reaccionan con ácidos desprendiendo hidrógeno, siempre que sean más reactivos que él.
- Se oxidan o corroen en distinto grado (véase corrosión).
La reactividad se ordena en la serie de actividad: de mayor a menor, K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H, Cu, Ag, Au. Un metal desplaza de sus sales a los que están por debajo de él.
Clasificación
| Grupo | Dónde están | Rasgos | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Alcalinos | Grupo 1 | Muy reactivos, blandos, se guardan sumergidos en aceite | Li, Na, K |
| Alcalinotérreos | Grupo 2 | Reactivos, más duros que los alcalinos | Mg, Ca, Ba |
| De transición | Grupos 3 a 12 | Duros, densos, varios estados de oxidación, compuestos coloreados | Fe, Cu, Ni, Zn, Au |
| Postransicionales | Bloque p | Más blandos, fusión baja | Al, Sn, Pb |
| Lantánidos y actínidos | Bloque f | Tierras raras (lantánidos) y elementos radiactivos (actínidos) | Nd, U |
También se diferencian en ferrosos (los que contienen hierro, como el acero) y no ferrosos (cobre, aluminio, estaño…), y en metales nobles (oro, plata, platino), que resisten la oxidación y la corrosión.
Aleaciones
Una aleación es una mezcla de un metal con otros elementos que mejora sus propiedades. El acero es hierro con 0,03 a 2 % de carbono (el inoxidable añade cromo); el bronce es cobre con estaño; el latón, cobre con cinc. Los metales puros se usan menos de lo que se cree: casi todo el metal que nos rodea es una aleación.
Ejemplos y usos
- Cobre: cables eléctricos y tuberías.
- Oro: joyería, electrónica y reserva de valor.
- Hierro: base del acero para construcción, vehículos y maquinaria.
- Aluminio: aviación, envases y perfiles; ligero y resistente a la corrosión.
- Litio: baterías recargables.
- Plomo y níquel: baterías, aleaciones y recubrimientos, con precauciones por la toxicidad del plomo.
La minería y el procesado de metales tienen impacto ambiental, por eso el reciclaje es clave: reciclar aluminio exige alrededor de un 5 % de la energía necesaria para obtenerlo del mineral.
Ejercicios resueltos
1. ¿Qué masa de hidrógeno se desprende al reaccionar 5,6 g de hierro con exceso de HCl? (Fe + 2 HCl → FeCl₂ + H₂; Fe = 56 g/mol; H = 1 g/mol).
n(Fe) = 5,6 / 56 = 0,1 mol. La estequiometría es 1:1, luego se forman 0,1 mol de H₂, cuya masa es 0,1 · 2 = 0,2 g.
2. Una muestra metálica de 89,6 g ocupa 10,0 cm³. ¿Cuál es su densidad y de qué metal puede tratarse?
d = m/V = 89,6 / 10,0 = 8,96 g/cm³, valor que coincide con el del cobre.
3. Un cubo de aluminio de 10 cm de arista, ¿cuánto pesa? (d = 2,70 g/cm³).
V = 10³ = 1000 cm³; m = 2,70 · 1000 = 2700 g = 2,7 kg.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos metales hay en la tabla periódica?
Alrededor de tres cuartas partes de los elementos son metales. Es una cifra aproximada porque algunos elementos limítrofes, los metaloides, no se asignan del mismo modo en todas las clasificaciones.
¿Por qué los metales conducen la electricidad?
Porque sus electrones de valencia están deslocalizados y pueden moverse libremente por toda la red cristalina cuando se aplica una diferencia de potencial.
¿Qué metal es líquido a temperatura ambiente?
El mercurio, que funde a −38,8 °C. El galio (29,8 °C) y el cesio (28,4 °C) funden justo por encima de la temperatura ambiente.
¿Por qué se oxidan los metales?
Porque tienden a ceder electrones y reaccionan con el oxígeno y la humedad. El hierro forma herrumbre; el aluminio forma una capa fina de óxido que lo protege.
¿Qué es un metal noble?
Es el que apenas reacciona con el oxígeno ni con la mayoría de los ácidos, como el oro, la plata o el platino. Por eso conservan su brillo durante siglos.
Referencias
- Housecroft, C. E. y Sharpe, A. G. Química inorgánica. Pearson.
- Callister, W. D. y Rethwisch, D. G. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Editorial Reverté.
- Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E. y Murphy, C. J. Química. La ciencia central. Pearson.
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Equipo de Conceptualia. (2025). «Metales». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/metales/
