Varios de los procesos experimentales de la química necesitan calentamiento para ser realizados de manera completa y adecuada. Siendo así, en las áreas de metalurgia y galvanoplastia no es diferente, ya que los procedimientos seguidos para realizar el refinado de metales, por ejemplo, involucran reacciones químicas complejas que, para ocurrir de manera satisfactoria, necesitan atención en parámetros como la temperatura.
Pero tal vez te hayas preguntado: “¿cuál es la necesidad del calentamiento en el refinado de metales?”, o incluso, “¿puedo realizar el refinado y sus etapas sin el control de la temperatura?”. Y la respuesta a estas preguntas depende del tipo de proceso que se desea realizar y de algunos parámetros físicos y químicos que explicaremos a continuación.
¿Cómo ocurren las reacciones químicas?
Todos los materiales y productos que se utilizan en el refinado de metales están hechos de átomos – partículas muy pequeñas e invisibles a simple vista –, que cambian sus posiciones e interacciones con otros átomos, formando diferentes compuestos. Este proceso posibilita que transformemos, por ejemplo, una mezcla de soda cáustica y ácido clorhídrico en sal de mesa y agua (Figura 1). Y es este mismo proceso el que ocurre en el refinado de metales: para disolver el oro impuro, por ejemplo, se añade agua regia (compuesta por los ácidos nítrico y clorhídrico), formando un compuesto soluble de oro, dióxido de nitrógeno y agua (Figura 2).
Sin embargo, para que esto suceda, es necesario que la mezcla tenga a su disposición la energía necesaria para que los átomos puedan reorganizarse y formar otros compuestos, y esa energía en cuestión se denomina energía de activación (Ea). Así, cuando los átomos están en posiciones ideales y tienen la energía de activación necesaria, ocurren choques efectivos y la reacción química finalmente se produce.
Para entender un poco más sobre este tema, hagamos una analogía: imagina un atleta olímpico que practica la modalidad de salto con pértiga. Para que él consiga superar la barra, ubicada a una altura relativamente alta, necesita suficiente fuerza, energía, y también necesita que la pértiga que le dará el impulso sea colocada en el suelo en el momento ideal. Si esto sucede, el atleta podrá tener un buen desempeño y superar la barra sin colisionar con ella; sin embargo, si la posición de la pértiga es inadecuada o el atleta no ha utilizado suficiente fuerza e impulso, el salto no será efectivo.
En el caso de las reacciones químicas, por lo tanto, la energía de activación sería como la fuerza y el impulso del atleta antes del salto, mientras que la posición de la pértiga sería la posición ideal de los átomos y el salto correcto, entonces, el choque efectivo y la ocurrencia de la reacción.
Pero, al fin y al cabo, ¿por qué es más indicado calentar las reacciones durante el refinado?
Las reacciones químicas involucradas en el refinado de metales pueden, en teoría, hacerse sin la necesidad de calentamiento, ya que poseen la energía de activación necesaria para que el proceso ocurra. Sin embargo, otro parámetro que mencionamos anteriormente para que una reacción ocurra es el choque efectivo. El suministro de energía hace que los átomos tengan mayor velocidad, aumentando, consecuentemente, la probabilidad de que los choques entre los átomos sean ideales para la formación del producto. Así, la reacción ocurre con mayor rapidez y se finaliza en menor tiempo.
Por lo tanto, realizar algunos de los procesos de refinado mediante calentamiento – como la disolución del oro en agua regia hecha a 60 ºC – hace que el proceso sea menos demorado, pudiendo disminuir el tiempo empleado de días a horas.
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