Todo sobre el coltan o coltán.

Es muy probable que la mayoría hayas oído hablar del coltán. Se trata de un mineral que se utiliza para fabricar componentes claves de los móviles, smartphones y dispositivos electrónicos portátiles cada vez más potentes y sofisticados. Periódicamente se le menciona en los medios como responsable indirecto (en parte) de la atroz guerra crónica que sufre la República Democrática del Congo (donde se hallan las mayores reservas mundiales de coltán). Actualmente se encuentra en estudio su extracción en la comunidad autónoma de Galicia por una empresa canadiense.

El coltan o coltán es una mezcla de los minerales columbita (una mena de columbio o niobio) y tantalita (una mena de Tantalio). El coltán es de color gris metálico oscuro. Sabemos, por tanto, para qué se usa. Sabemos de dónde se extrae. Pero en general, cuando se habla de este mineral, a la mayoría se le olvida decir lo que es. La palabra coltán es una abreviatura de columbita-tantalita.

APLICACIÓN

Se trata de un recurso estratégico imprescindible en la fabricación de componentes electrónicos avanzados. El tántalo se usa principalmente en la elaboración de condensadores. El condensador electrolítico de tántalo es, en la actualidad, un tipo bastante común de condensador presente en gran cantidad de dispositivos electrónicos, como en teléfonos móviles, computadoras, pantallas de plasma, cámaras digitales o equipos de alta tecnología como, por ejemplo, los satélites artificiales. Estos dispositivos son cada vez más pequeños, delgados y fiables gracias, en gran parte, al uso de los condensadores electrolíticos SMD de tántalo, que han ido sustituyendo a los condensadores electrolíticos tradicionales. Aunque la mayoría de los dispositivos electrónicos pueden funcionar con condensadores electrolíticos normales, los condensadores electrolíticos de tántalo tienen valores de capacidad eléctrica más exactos y, en especial, son mucho más pequeños. Esto los hace ideales para las exigencias actuales de miniaturización de los dispositivos electrónicos. La gran demanda de estos condensadores ha elevado el precio del tántalo. Un condensador de tántalo cuesta más que un condensador electrolítico normal de las mismas características.

Otro campo de aplicación interesante de este metal es el de las comunicaciones ópticas. El niobato de litio (LiNbO3) se usa en guías de onda, moduladores y conmutadores optoelectrónicos o láseres. Este compuesto es clave para poder elaborar redes de fibra óptica más rápidas y eficientes, y así, entre otras cosas, poder disfrutar de conexiones más rápidas a Internet.

COMPOSICIÓN QUÍMICA

La columbita está compuesta por óxidos de niobio, hierro y manganeso [(Fe, Mn) Nb2O6], y la tantalita está compuesta por óxido de tántalo, hierro y manganeso [(Fe, Mn) Ta2O6] en cualquier proporción. Estos óxidos constituyen una solución sólida en ambos minerales. Son escasos en la naturaleza y dan un claro ejemplo de materiales que han pasado de ser considerados simples curiosidades minera lógicas a cruciales para el avance tecnológico debido a sus nuevas aplicaciones.

La columbita y la tantalita son muy similares, con un aspecto oscuro y veteado. En realidad, podríamos decir que se trata del mismo mineral, con la fórmula [(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6]. Si predomina el niobio frente al tantalio tenemos columbita (más ligera), y si predomina el tantalio (en cuyo caso, siendo estrictos, la fórmula sería [(Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6]) tenemos la tantalita, que es más densa. El coltán es el nombre genérico que recibe la mezcla de ambas.

Tantalio

El interés de la explotación del coltán es fundamentalmente poder extraer el tantalio (símbolo químico Ta). Es un metal de transición muy resistente a la corrosión e inerte, por lo cual es

muy valorado como sustituto del platino en la instrumentación. Sin embargo su ‘boom’ llegó con la telefonía móvil. Los condensadores electrolíticos de tantalio son totalmente análogos a los más habituales de aluminio, por ejemplo. Sin embargo, con el tantalio podemos conseguir una mayor capacidad con un menor tamaño. Como los condensadores son vitales en cualquier dispositivo electrónico, a la hora de fabricar dispositivos portátiles interesa que dichos condensadores sean tan pequeños como sea posible.

Sin salir de la electrónica, el tantalio se emplea para fabricar resistencias de alta potencia. Se utiliza también en super aleaciones empleadas en las turbinas de los aviones o los reactores nucleares, así como para recubrir prótesis humanas. Se trata, por todo ello, de un metal imprescindible para la tecnología moderna, aunque hasta el despegue de la ‘electrónica personal’, no se habían necesitado cantidades masivas.

Niobio

Si el tantalio fue bautizado en honor al Tántalo de la mitología griega, su hija Niobe fue la que dio nombre al niobio (símbolo Nb). Esta denominación tiene una razón: el niobio se descubrió precisamente analizando los restos obtenidos de la producción de tantalio. Por lo demás, el niobio es un metal de transición bastante similar al tantalio (se encuentra encima de él en la tabla periódica), aunque más ligero. Sólo una pequeña parte del niobio se usa en electrónica (por  tanto, el tantalio es más ‘culpable’ de la moda del coltán). Aun así, sus propiedades lo convierten en un material cotizado.

El niobio se usa en super aleaciones con aplicaciones en la aeronáutica, pero quizá su propiedad más interesante es la super conductividad. Cuando se enfría por debajo de su temperatura crítica (9.2 K, es decir, -264 ºC) su resistencia eléctrica es nula y se puede mantener una corriente eléctrica indefinidamente a través de él. Con esto, se pueden elaborar potentísimos electro imanes, usados por ejemplo en los aparatos de resonancia magnética y en los aceleradores de partículas.

Mas información en: https://www.youtube.com/watch?v=NX8C-YSA2tY 

El grafito - El grafeno

GRAFITO
En su estructura, el grafito cuenta con átomos de carbono que desarrollan un trío de enlaces covalentes en un único plano, a un ángulo de ciento veinte grados. Por eso, tiene una estructura con forma de hexágono.Junto a los fullerenos y los diamantes, el grafito es una de las formas que poseen al otro pía en las que puede aparecer el carbono. Se halla en reservas y depósitos de la naturaleza, aunque además se puede producir de forma artificial. China, Brasil e India son los mayores productores mundiales de grafito.El grafito se utiliza en la fabricación de diversos elementos. Al ser un material refractario, se utiliza en la producción crisoles y ladrillos. También se emplea como lubricante sólido y es conductor de electricidad.Si se lo combina con una pasta, el grafito permite la producción de lápices y de unos discos similares a los de vinilo. El grafito incluso se utiliza en los reactores nucleares y en la fabricación de arandelas, pistones y otros objetos que se utilizan en el ámbito de la ingeniería.En el caso de los lápices, se trata de una mezcla de grafito natural que se pulveriza y de arcilla. Esta mezcla se hornea para que adquiera la dureza necesaria.En concreto, además de todo lo subrayado, podemos exponer que nos encontramos con dos tipos claramente diferentes de grafito. Así, en primer lugar, está el llamado grafito natural que es aquel que comenzó a explotarse a mediados del siglo XVI cuando se produjo el descubrimiento de la primera mina de este material que era desconocido hasta ese mismo momento.Dicho elemento, que en su origen también se conoció como plombagina por su color parecido al plomo, se caracteriza fundamentalmente por el hecho de que está conformado por agregados de tipo cristalino. No obstante, a esta seña de identidad habría que añadir también el que presenta diversas impurezas y el que cuenta con imperfecciones en lo que respecta a su forma.En segundo lugar, nos encontramos con el conocido grafito sintético que se identifica por ser carbón de clase grafítico. A principios del siglo XX fue cuando, por primera vez, se preparó este tipo de material que desde luego marcó un antes y un después en el mundo de las aplicaciones del grafito y es que este abría el abanico de posibilidades.Asimismo hay que subrayar que es frecuente que en dicho campo se haga mención al término de grafito Acheson. Una denominación bajo la cual se encuentra el grafito sintético puro que es elaborado a partir de someter a altas temperaturas el carburo de silicio. Edward Goodrich Acheson, que comenzó a trabajar en esta línea en el año 1893, fue quien descubrió este proceso y su consiguiente resultado.La palabra grafito, en otros sentidos, permite referirse al texto o a la ilustración creados a mano en tiempos antiguos. El término, por otra parte, nombra a aquellos letreros o carteles que se inscriben de manera circunstancial en una pared.







GRAFENO¿Que es?Es una alotropia del carbono; la cual consiste en un teselado hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por enlaces covalentes de átomos de carbono. Es una lamina bidimensional aunque puede adoptar diversas formas tridimensionales como se verá más adelante.
El grafeno es un material completamente nuevo, no sólo es el material más delgado jamás obtenido sino también el más fuerte. El Grafeno conduce la electricidad tan bien como el cobre y como conductor de calor “supera a todos los materiales conocidos”. Además, es casi completamente transparente.EstructuraEl grafeno perfecto se constituye exclusivamente de celdas hexagonales; las celdas pentagonales o heptagonales son defectos. Ante la presencia de una celda pentagonal aislada, el plano se arruga en forma cónica; la presencia de 12 pentágonos crearía un felereno. De la misma forma, la inserción de un heptágono le daría forma de silla. Los nanotubos de carbono de pared única son cilindros de grafeno.El compendio tecnológico de la IUPAC establece: "anteriormente, se han utilizado para el término grafeno descripciones como capas de grafito, capas de carbono u hojas de carbono... no es correcto utilizar, para una sola capa, un término que incluya el término grafito, que implica una estructura tridimensional. El término grafeno debe ser usado sólo cuando se trata de las reacciones, las relaciones estructurales u otras propiedades de capas individuales". En este sentido, el grafeno ha sido definido como un hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de sólo seis átomos de carbono. La molécula más grande de este tipo se constituye de 222 átomos; 10 anillos de benceno.

Los átomos de carbono forman dos tipos de sólidos estables con propiedades físicas muy diferentes; el diamante y el grafito. La diferencia es causada por la forma en que los átomos se ordenan a nivel microscópico. En el diamante -uno de los materiales más duros que existen- los átomos de carbono forman una malla tridimensional, entrelazada y compacta. En el grafito, mucho más blando, los átomos se ordenan en estructuras hexagonales similares a las de un panal de abejas. Esas celdas están fuertemente enlazadas por los costados,vo así un nuevo material, constituido por una sola capa bidimensional de carbono, con propiedades físicas muy diferentes a las del grafito volumétrico. El espesor de una capa de grafeno es tal que un solo gramo bastaría para cubrir totalmente un campo de fútbol.