QUÍMICA

PROCESOS QUÍMICOS

percolación se refiere al paso lento de fluidos a través de materiales porosos¹​. Ejemplos de este proceso son la filtración y la lixiviación. Así se originan las corrientes subterráneas. Por ejemplo, el movimiento de un solvente a través de papel filtro (cromatografía), el movimiento de petróleo a través de una roca fracturada y el traspaso del agua superficial que se infiltra a las aguas subterráneas. Un análogo eléctrico incluye el flujo de electricidad a través de una red aleatoria de resistencias. En las tres últimas décadas, la teoría de percolación, un amplio modelo de la percolación, ha traído nueva comprensión y técnicas para un amplio rango de materias en física, ciencia de materiales y geografía.

pintura electrostática, o lacado pintuco, en muchos países llamada también pintura en polvo, es un tipo de recubrimiento que se aplica como un fluido, de polvo seco, que suele ser utilizado para crear un acabado duro que es más resistente que la pintura convencional. El proceso se lleva a cabo en instalaciones equipadas que proporcionen un horno de curado, cabinas para la aplicación con pistolas electrostáticas y por lo general una cadena de transporte aéreo, donde se cuelgan las piezas, por lo general electrodomésticos, extrusiones de aluminio, piezas de automóviles y bicicletas donde se cubren con una pintura en «polvo» (también llamada laminación).

Se consiguen excelentes resultados tanto en términos de acabado y sellado hermético. En la industria manufacturera se encuentra una amplia aplicación, de hecho, desde un punto de vista cualitativo, es más fácil de aplicar, y desde un punto de vista ecológico, no crea ningún problema para los operadores y el medio ambiente.

Se puede aplicar a los siguientes materiales tales como el acero, aluminio y metales galvanizados. Con los colorantes se pueden obtener todos los matices de color, incluso la gama de RAL 7032.

Usos y aplicaciones de la pintura en polvo electroestático[editar]

• Objetos, piezas y partes metálicas ferrosas y no ferrosas

Muebles metálicos y plásticos de oficina, Archivadores, Armarios de metal (Lockers), Gabinetes, Ductos, Repisas, Pedestales, Costados, Mástiles, Bases, Pantallas, Faldones, Herrajes y accesorios para oficina abierta.

• Sector Comercial

Estanterías, Exhibidores, Luminarias, Equipos de calefacción, Señales de transito, Esculturas, Ornamentación, Bicicletas, Motocicletas, Amortiguadores, Piezas de automóviles, Limpiabrisas, Exhostos, Cerrajería, Artesanías, Juguetes, Artículos en alambre, Cajas fuertes.

• Sector Industrial

Lámina, Tubería, Platina y perfilería en Cold Rolled y Hot Rolled, Maquinaria, Herramientas, Imprimaciones Anticorrosivas, Andamios, Piezas metalúrgicas, Vigas, Planchas, Formaletas, Estanterías, Ductos, Caños, Tuberías, Galpones, Silos, Electrodomésticos. Partes y piezas de automóviles, Tejas metálicas onduladas y acanaladas, Ductos de ventilación.

• Sector Hospitalario

Camillas, Estructuras de mesas y camas, Biombos, Ortopédicos, Escalas, Carros de instrumentación, Mesas puente, Paneles médicos.

• Sector Hogar

Muebles de terraza, Barandas, Escaleras, Estufas, Neveras, Radiadores, Buzones, Calentadores, Pasamanos, Camas, Mesas, Marcos para cuadros, Repisas, Roperos, Rejillas de aire acondicionado, Cerraduras, Grifos, Elementos sanitarios, Puertas, Portones, Protecciones, Paneles para fachadas.

• Sector Eléctrico

Canaletas, Dieléctricos, Poste de Alumbrado, Portacables, Tableros, Contadores, Cofres, Bastidores, y Gabinetes eléctricos.

• Objetos, piezas y partes en aluminio

Perfileríade aluminio para divisiones para baño y oficina, Ventanería arquitectónica, Portones de acceso, Cortasoles, Láminas, Marcos, Puertas, Llantas de automóviles.

 potencial de reposo de la membrana celular (también llamado PRMC) es la diferencia de potencial que existe entre el interior y el exterior de una célula.

Se debe a que la membrana celular se comporta como una barrera semipermeable selectiva, es decir, permite el tránsito a través de ella de determinadas moléculas e impide el de otras. Este paso de sustancias es libre, no supone aporte energético adicional para que se pueda llevar a cabo.

En las células eléctricamente excitables (neuronas), el potencial de reposo es aquel que se registra por la distribución asimétrica de los iones (principalmente sodio y potasio) cuando la célula está en reposo fisiológico, es decir, no está excitada. Este potencial es generalmente negativo, y puede calcularse conociendo la concentración de los distintos iones dentro y fuera de la célula.

La distribución asimétrica de los iones se debe a los gradientes de los potenciales electroquímicos de los mismos. El potencial electroquímico está compuesto por el potencial químico, directamente relacionado con la concentración de las especies, y con la carga de los distintos (iones)

Estado estacionario en la concentración de un ión[editar]

El potencial de reposo de una célula no está definido como un equilibrio (que, en el caso de alcanzarse, estaría determinado por el equilibrio Donnan), sino que es un estado estacionario. Por este motivo, el flujo neto de iones es cero, pero se realiza con producción de entropía. Podemos calcular este potencial de reposo mediante una ecuación que, por ser de forma semejante a la ecuación de Nernst, se la llama de igual manera. Cabe remarcar que a pesar de tener la misma forma, en realidad describen fenómenos distintos, ya que en la ecuación de Nernst las especies sufren una reacción redox, mientras que aquí no es el caso. La ecuación es:

${\displaystyle E={\frac {RT}{ZF}}\ln {\frac {[ext]}{[int]}},}$

donde:

E: Potencial de reposo R: constante universal de los gases T: temperatura absoluta Z: número de cargas elementales en el ion F: constante de Faraday [ext]: concentración del ion en el exterior de la célula [int]: concentración del ion en el interior de la célula.

proceso Bayer es el principal método industrial para producir alúmina a partir de bauxita. Patentado por el austriaco Karl Bayer en 1889 y basado en la disolución de la bauxita con hidróxido de sodio, este proceso se fue imponiendo hasta convertirse, a partir de los años 1960, en la única fuente industrial de alúmina y por tanto de aluminio en el mundo.

Proceso[editar]

La bauxita es la mena de aluminio más importante, pero sólo contiene entre un 30 y un 54 % de aluminio (expresado como Al₂O₃), siendo el resto una mezcla de sílice, óxidos de hierro y dióxido de titanio. El aluminio de la bauxita se encuentra normalmente formando hidróxidos, Al(OH)₃, o mezclas de hidróxidos y óxidos, AlO(OH).¹​

En el proceso Bayer, primero se tritura la bauxita y luego se lava con una disolución caliente de hidróxido de sodio (sosa), NaOH. La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Las reacciones químicas que ocurren en esta etapa, llamada "digestión" son las siguientes:²​

Al(OH)₃ + OH^- + Na⁺ → Al(OH)₄^- + Na⁺

AlO(OH) + OH^- + H₂O + Na⁺ → Al(OH)₄^- + Na⁺

La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140 ºC pero para la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir hasta unos 240 ºC. ²​

A continuación se retiran de la disolución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo" o "barro rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso.

La disolución de Al(OH)₄^-, ya libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la disolución con partículas de hidróxido de aluminio: ²​

Al(OH)₄^- + Na⁺ → Al(OH)₃ + OH^- + Na⁺

La disolución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso.³​

Por último, el hidróxido se calienta a unos 1050 °C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo: ²​

2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3 H₂O

La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis.

Historia[editar]

El químico austriaco Carl Josef Bayer (1847-1904) patentó en 1889 el proceso para obtener alúmina a partir de bauxita mediante una disolución de hidróxido de sodio. Bayer coexistió parcialmente en el tiempo con los químicos alemanes Friedrich Bayer (1825-1880), uno de los dos fundadores de la empresa químico-farmacéutica Bayer, y Adolf von Baeyer (1835-1917), que recibió el premio Nobel de Química en 1905 por sus contribuciones en el campo de los colorantes químicos. Por tanto, y debido al apellido, idioma y profesión que compartían los tres, a menudo se establece un parentesco erróneo entre ellos.⁴​Las primeras plantas industriales de producción de alúmina basadas en el proceso Bayer se instalaron en Francia y en Irlanda en la década de 1890.³​

Hasta entonces, la alúmina se producía por el proceso de Le Chatelier, que consistía en mezclar la bauxita con carbonato de sodio y someter la mezcla a calcinación en un horno a 1000 – 1100 ºC. Como producto de la reacción se obtenía aluminato de sodio, que se lixiviaba a 80 ºC para dar una disolución de la que, una vez saturada, se precipitaba la alúmina por medio de CO₂ procedente del horno.³​

La alúmina producida por el proceso de Le Chatelier fue perdiendo competitividad desde la aparición del proceso Bayer hasta quedar casi desbancada a finales de los años 1940.³​ Desde los años 1960 toda la alúmina producida en el mundo lo es por el proceso Bayer.

proceso Birkeland–Eyde fue uno de los primeros sistemas industriales viable para la producción de fertilizantes nitrogenados.¹​ Fue desarrollado por el industrial y científico noruego Kristian Birkeland junto con su socio empresarial Sam Eyde en 1903, basado en un método utilizado por Henry Cavendish en 1784.²​ El procedimiento fija el nitrógeno atmosférico (N₂) en ácido nítrico (HNO₃), uno de los muchos procesos químicos generalmente usados en la fijación del nitrógeno. El ácido nítrico resultante es entonces utilizado como fuente de nitrato (NO₃^-) mediante la reacción

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

que puede tener lugar en presencia de agua o de una base.

Se construyó una fábrica basada en este proceso en Rjukan y Notodden en Noruega, integrando en el edificio del complejo las grandes instalaciones hidroeléctricas necesarias.³​

El proceso Birkeland–Eyde es relativamente ineficiente en términos de consumo de energía. Por lo tanto, entre 1910 y 1920, fue gradualmente reemplazado en Noruega por una combinación del proceso de Haber y del método de Ostwald. El proceso de Haber sintetiza amoníaco (NH₃) a partir de nitrógeno molecular (N₂) e hidrógeno (H₂), este último normalmente (aunque no necesariamente) producido a partir de la modificación de gas metano (CH₄). El amoníaco del proceso de Haber es entonces convertido en ácido nítrico (HNO₃) mediante el proceso de Ostwald.⁴​

El proceso[editar]

Se utiliza un arco eléctrico formado entre dos electrodos coaxiales, y a través del uso de un campo magnético intenso, se extiende al exterior hacia un disco delgado. La temperatura del plasma en el disco supera sobradamente los 3000°C. El aire es soplado a través de este arco, causando que parte del nitrógeno reaccione con el oxígeno formando óxido nítrico. Controlando cuidadosamente la energía del arco y la velocidad de la corriente de aire, se obtiene hasta un 4% de óxido nítrico de la totalidad del caudal de aire inyectado en el sistema. El proceso es extremadamente costoso en términos energéticos. Birkeland utilizó una central hidroeléctrica cercana para disponer de la electricidad necesaria para alimentar el proceso, de aproximadamente 15 MWh/tonelada de ácido nítrico. La misma reacción se produce con los rayos de las tormentas en la atmósfera, proporcionando una fuente natural para convertir nitrógeno atmosférico en nitratos solubles.⁵​

N
2 + O
2 → 2 NO

El óxido nítrico caliente es enfriado y combinado con oxígeno atmosférico para producir dióxido de nitrógeno.

2 NO + O
2 → 2 NO
2

Este dióxido de nitrógeno es entonces disuelto en agua para transformarse en ácido nítrico, posteriormente purificado por destilación fraccionaria.⁶​

3 NO
2 + H
2O → 2 HNO
3 + NO