Biotecnología: bacterias en la minería

Uno de los problemas que enfrentan las unidades mineras de extracción de oro y plata es la presencia de arsénico y de manganeso, elementos que en el proceso de fundición resultan altamente contaminantes y, además, afectan las paredes de los hornos.

Ante ello, investigadores del Instituto Tecnológico de Durango (ITD),en México, comprobaron que al emplear bacterias (Thiobacillus ferrooxidans) presentes en las propias minas pueden limpiar de manganeso lo extraído para lograr mayores cantidades de oro y plata en el proceso de obtención, sin afectar al medio ambiente.

El proyecto del ITD denominado Biolixiviación de Manganeso fue reconocido con el Premio en Ciencia, Tecnología e Innovación 2014, por parte del estado de Durango, en el área de Ingenierías, Desarrollo Industrial y Tecnológico.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Instituto_Tecnol%C3%B3gico_de_Durango

Consulta acerca de comportamientos del Hierro

Nos consultan acerca de un comportamiento extraño de dos elementos de nuestro Universo: el hierro y el bromo. Y como el profesor amigo que nos consulta es de España, "vayamos a por las respuestas" (si podemos).

-El hierro tiene 2 electrones en la capa 4s y 6 en la 3d. La capa 4s se llena ANTES QUE LA 3d POR CUESTIONES ENERGETICAS. Le faltan 4 electrones para completar su ultima capa (3d), sin embargo, posee valencias 2, 3 y 6. No entiendo por qué no tiene Valencia 4.

Rta.: Haces bien en dudar porque siguiendo a nuestros colegas colombianos Carlos Javier Mosquera Sánchez (de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas) y Javier Arenas de la Rosa (de la Universidad Autónoma de Colombia) en su excelente publicación "Nuevo Estudio de la Química Moderna", el grupo VIII B, al que pertenece el Hierro, presenta algunas curiosidades. El Hierro posee como números de oxidación más estables el +2 y +3, pero se conocen compuestos con +4, +5 y +6. Es decir, tiene ese valor de valencia +4 que tú reclamabas. Y agregan algo que me permito citar textualmente:
"En el período cuatro de la tabla, el cambio fuerte del estado de oxidación muy elevado, que desciende de +7 a +3 al pasar del Manganeso al Hierro, se atribuye especialmente a la estabilidad de la orientación magnética 3d semillena, ya que el Fe +3 y el Mn +3 presentan la configuración 3d5."
Como pequeña acotación generalizadora me permito recordar que a medida que las capas o niveles que corresponden al número cuántico principal se alejan del núcleo, la distancia entre capas se va haciendo cada vez menor, es decir, las energías se parecen cada vez más entre sí y no resulta a un electrón nada dificultoso pasar de una a otra porque están muy cercanas. Además, cuando dos átomos colisionan para interactuar, sus entornos electromagnéticos se modifican y podemos estar seguros de que los campos de uno inciden en los del otro modificando el nivel energético de sus electrones más externos. Entonces, si bien no provocan en este caso una hibridación de orbitales tan dramática como le sucede al Carbono (o quizá sí ocurra algo parecido), no podemos asegurar que los electrones mantengan el nivel energético que tenían cuando estaban alejados esos átomos entre sí. Y espero no haber supuesto algo erróneo por mi desconocimiento de las profundidades de estas cuestiones, máxime cuando mi visión de los electrones y sus particularidades no suele coincidir con partículas cargadas orbitando sino que más se aproximan a perturbaciones electromagnéticas asociadas con partículas cargadas en las que esas cargas y sus cambios en el espacio-tiempo provocan más interacciones que las discutidas masas que las soportan.

- El bromo tiene electronegatividad mayor que el Fe. Sin embargo cuando se mezcla: Br2 con FeBr3 (en el proceso de bromación aromática) el bromo queda positivo y el hierro negativo en el enlace polar que se forma en la molecula FeBr4.¿no debería ser al reves? el bromo al tener mayor electronegatividad que el hierro debería atraer la nube electronica más que hacia el Fe.

** Nota para quienes están aún en niveles algo menores en Química Orgánica:
El bromobenceno - el esquema de cuya molécula ilustra esta nota - es un compuesto líquido de apariencia transparente o ligeramente amarillenta, con un olor característico y placentero. Es un "aromático halogenado". Es irritante y peligroso para el medio ambiente. El Bromobenceno puede ser obtenido por sustitución electrofílica entre el benceno y el bromo elemental. Se usa como catalizador el bromuro de aluminio (AlBr3) si bien el bromuro férrico (FeBr3)  también es muy usado. (De http://es.wikipedia.org/wiki/Bromobenceno).


Rta.: Organicemos un poco el tema. En la bromación de anillos aromáticos, se hacen reaccionar los anillos aromáticos con Br2, con FeBr3 como catalizador dando como resultado bromobenceno como producto de sustitución. Investiguemos el proceso con más detalle.
Se trata de la conocida reacción de Friedel-Crafts en la que, en una primera etapa, partiendo del benceno se sustituyen hidrógenos del anillo en este caso por átomos de Br. Así se forman bromuros de arilo mono sustituidos (monobromobenceno), disustituidos (meta dibromobenceno) o trisustituidos (tribromobenceno).
La reacción sería algo así como: benceno + Br2+FeBr3 --- bromobenceno + ?
Y en ese signo de interrogación creo que está el nudo de su pregunta. Busquemos más información.
Como el bromo no es suficientemente electrofílico para ser atacado por el benceno la reacción se lleva a cabo en presencia de cantidades catalíticas de FeBr3. Uno de los átomos de bromo de la molécula Br2 interacciona con el átomo de hierro del FeBr3 de forma que uno de pos pares electrónicos libres del átomo de bromo llena un orbital vacio del átomo de hierro. Esta interacción ácido-base de Lewis genera un intermedio reactivo porque el enlace Br-Br se ha debilitado como consecuencia de la polarización del enlace. De hecho sobre uno de los átomos de bromo existe una carga parcial positiva. (!!!).
Al menos eso aseguran en http://qorganica.perruchos.com/node/168 . Volvemos entonces a mi acotación anterior. El bromuro férrico, actuando como catalizador, debe según creo provocar una asimetría en la nube exterior del Br2 de modo de que alcance una polarización Br-/Br+ y formando ese compuesto transitorio FeBr4 (con el Fe+4 que tú reclamabas) para permitir que un Br+ quede liberado y así pueda unirse al extraño híbrido de resonancia que presenta el benceno, que dejaría de resonar para que uno de sus carbonos se negativizara lo suficiente para aceptar ese Br+.
Ese "tetrabromuro de hierro" formado pronto encontrará cómo librarse del Br- que capturó y podrá volver a ser el bromuro férrico que, como todo catalizador, se regenera luego de esa reacción.
Siguiendo a los amigos colombianos, acotan ellos que es fácil la bromación de los alquilos (alifáticos) pero no la de los arilos (aromáticos) porque en éstos el enlace entre el carbono y el bromo tiene un cierto carácter de doble enlace debido al efecto de conjugación entre los electrones Pi del anillo bencénico y los electrones libres no compartidos del último nivel del átomo de Br. Esto hace que se formen siete estructuras conjugadas para el bromobenceno. En dos de ellas hay un cierto carácter de doble enlace, es decir, que allí la distancia C-Br será menor que en el caso de los bromuros de alquilo y el momento dipolar será menor. Además la intensidad de carga negativa sobre el bromo será menor ya que "toda vez" - dicen - "que dos estructuras conjugadas tienen carga positiva en el halógeno, igualmente la intensidad de carga positiva, dispersa en todo el anillo aromático, también está disminuida.". Acotan luego que estos dos factores mencionados hacen que la sustitución del Br en el bromobenceno sea casi imposible. Por ejemplo, un bromuro de alquilo reacciona con nitrato de plata formando bromuro de plata, lo que no ocurre con el bromuro de arilo que no reacciona.

Bien, creo haber aportado humildemente algunos conceptos que quizá puedan ayudar a resolver las dudas planteadas.

Gracias por consultarme, porque ello me ha permitido repasar cuestiones de la halogenación de arilos que tenía algo perdidas en el espacio-tiempo.
Un saludo afectuoso.

Prof. Daniel Aníbal Galatro
dgalatrog@hotmail.com

Completo informe sobre aceros no inoxidables

Enviado por Ariel Six
arielsix2007@gesell.com.ar
---
Aceros al carbono, Aceros de aleación, y Aceros para herramientas.

Estos aceros son los aceros forjados más comunes. Los aceros inoxidables también se pueden forjar, pero es muy difícil. Además, los aceros al carbono se pueden templar diferencialmente, para dar un filo duro y una parte posterior elástica y resistente.
Los aceros inoxidables no se templan. Por supuesto, los aceros al carbono se oxidarán más rápidamente que los aceros inoxidables. Los aceros al carbono son también a menudo un poco menos frágiles que los aceros inoxidables. Todos los aceros son buenos cuando el tratamiento térmico es correcto.
En el sistema de designación de la AISI de aceros, el 10xx es acero al carbono, cualquier otro acero es acero de aleación. Por ejemplo, las series 50xx son aceros al cromo.
En el sistema de la designación del SAE, los aceros con las designaciones con la letra W ( W-2, A-2) son aceros para herramientas.
Hay un sistema de clasificación del ASM también, pero no se ve a menudo en la discusión de los aceros de la cuchillería. Comúnmente, los números en el nombre de un acero están bastante cerca del contenido de carbono del acero. El 1095 tiene carbono al 0.95%. 52100 carbono al 1.0%. y 5160 es carbono al 0.60%.

Acero D2
Al D2 a veces se lo llama "semi-inoxidable". Tiene un contenido bastante alto de cromo (al 12%), pero no lo bastante para clasificarlo como inoxidable. Sin embargo es más resistente al óxido que los aceros al carbono mencionados arriba.Tiene una resistencia de desgaste excelente. El D-2 es mucho más resistente que los aceros inoxidables superiores como ATS-34, pero no resiste tanto como los otros aceros al carbono. La combinación de la gran resistencia al desgaste, el casi stainless, y la buena dureza le hacen una gran opción para un gran número de estilos de cuchillos. Bob Dozzier es un fabricante que utiliza el D-2. Benchmade ha comenzado a usar el D-2 en sus AFCK.

Acero M2
Un "acero de alta velocidad" (acero rápido), puede trabajar muy bien con temperaturas muy altas, y como tal se utiliza en la industria para los trabajos de alta temperatura, de corte. Es levemente más resistente, y levemente más resistente al desgaste, que D-2. Sin embargo, el M-2 se oxida fácilmente. Benchmade ha comenzado a usar el M-2 en una de sus variaciones de AFCK 710.

Acero A2
Un acero de herramienta excelente que endurece al aire, es más resistente que D-2 y el M-2, con menos resistencia de desgaste. Como acero al aire, no espere que tenga un templado diferenciado. Su buena dureza le hace una opción frecuente para los cuchillos de combate. Chris Reeve y Phil Hartsfield usan A-2.

Acero O1
Este es un acero muy popular entre los forjadores, pues tiene la reputación de gentil. Es un acero excelente, toma un filo superior, y resistente (aunque no tan es resistente como, por ejemplo, en un 5160). Se oxida fácilmente, sin embargo. Los cuchillos de Randall utilizan el O1.

Acero W2
Razonablemente resistente y con un buen filo, debido a su contenido del vanadio del 2%. La mayoría de los
cuchillos plegables se hacen de W-1, que es igual que W-2 a excepción del contenido del vanadio (W-1 no contiene vanadio).

Aceros de la serie 10
1095 (y 1084, 1070, 1060, 1050, etc.) Muchos de los aceros de la serie 10 son para cuchillería, aunque el 1095 es el más popular para los cuchillos. Cuando usted entra en el orden a partir de 1095-1050, va generalmente de más carbono a menos, de más resistencia al desgaste a menos, y de menor durabilidad a más durabilidad. Como tal, verá que los 1060 y 1050 son utilizados a menudo para espadas. Para los cuchillos, el 1095 es la clase de acero al carbono "estándar", no demasiado costoso y se trabaja bien. Es razonablemente resistente y toma un buen filo, además es fácil afilar. Se oxida fácilmente. Éste es un acero simple, que contiene solamente dos elementos de aleación: carbono al 0,95% y manganeso al 4%. Los Kabars son generalmente 1095 con una capa negra.

Acero Carbon V
El carbon V es una marca de Cold Steel, y como tal no es necesariamente una clase particular de acero. Hay una indicación que cambian los aceros de tiempo a tiempo. El carbon V se realiza entre 1095 y O-1, en mi opinión, y se oxida como el O-1 también. He oído rumores que el carbon V es un O-1 o un 1095. Los iniciados de la industria insisten que es un 0170-6.

Acero 0170-6 - 50100-B
Éstas son diversas designaciones para el mismo acero: 0170-6 es la clasificación de acero de los fabricantes, 50100-B es la designación AISI. Un buen acero del cromo-vanadio que es algo similar al O-1, pero mucho menos costoso.

Acero L6
Acero que es muy resistente y consigue un buen filo, pero se oxida fácilmente. Es como un O-1, un acero gentil para el forjador. Si usted está dispuesto a tolerar el mantenimiento, éste puede ser uno de los mejores aceros disponibles para la cuchillería, especialmente cuando se desea la dureza. En una encuesta sobre la lista de mails de los knifemakers en los años 90, cuando hacían sus pedidos de lo que utilizarían para su cuchillo personal, el L-6 emergió como la opción superior.

Acero 5160
Un acero popular entre los forjadores, para una variedad de estilos de cuchillo, en láminas generalmente más grandes, que necesitan más dureza. Es esencialmente un acero simple con cromo agregado para su dureza. Tiene buena resistencia al desgaste, y se sabe especialmente su dureza excepcional. Este acero acepta bien una amplia gama de durezas, demostrando gran dureza cuando está endurecido levemente, por debajo de 50Rc para las espadas, y mayor endurecimiento cerca de 60Rc para los cuchillos que necesitan más resistencia en el filo.

Acero 52100
Antes un acero utilizado para bolillas de rodamientos, y como tal usados anteriormente solo por forjadores. Ahora está disponible en barra. Similar al 5160 (aunque tiene carbono alrededor del 1% y el 5160 tiene 0.60%), pero se obtiene un mejor filo. Es menos resistente que 5160. Se utiliza a menudo para los cuchillos de caza y otros cuchillos donde está dispuesto el usuario a la compensar la poca dureza 5160 por una mejor resistencia al desgaste. Sin embargo, con tratamientos térmicos puede mejorarse el 52100. Este acero está comenzando a demostrar en forma positiva, en cuchillos más grandes, una dureza excelente. El 52100 modificado está siendo utilizado por Jerry Busse en su cadena de producción de bajo costo, y en las lumbreras de alto rendimiento, tal es la virtud del 52100, para cuchillos de Ed Fowler.

Acero CPM 10V
Este acero de crisol provee una resistencia al desgaste increíble con la dureza del D-2. Es una opción excepcional cuando se desea una máxima resistencia al desgaste.

Acero CPM 3V
El CPM 3V es increíblemente resistente. Tiene una resistencia al desgaste excelente y buena resistencia al óxido también, aunque cuando se oxida, lo hace en forma de hoyos o piteras más que como moho. Cuando se desea una dureza máxima, con muy buena resistencia al desgaste, el 3V es una gran opción.

Acero INFI
El INFI es utilizado actualmente sólo por Jerry Busse. En lugar de algo de carbono (INFI contiene carbono al 5%), contiene nitrógeno. El resultado es un acero extremadamente resistente al óxido (como D-2, o aún mejor), increíblemente resistente para un acero de lingote de súper-aleación, y con una resistencia de desgaste extremadamente buena.

Acero Vascowear
Muy duro, con un alto contenido de vanadio. Es extremadamente difícil trabajar y muy resistente al óxido. Está fuera de producción.

(Traduccion y añadidos de Messer en armasblancas.mforos.com sobre un texto de Joe Talmadge)