Minerales y humanidad: una historia apasionante sobre el comienzo de la edad de los metales

Desde nuestros orígenes, los minerales han aportado buena parte de la riqueza de todas las sociedades humanas. En las distintas etapas de la historia, proporcionaron las materias primas que dieron lugar a los sucesivos niveles del desarrollo tecnológico. En la sociedad actual, la dependencia de ellos es más acuciante que nunca.

En el primer capítulo de la serie Minerales y Humanidad se abordó el despliegue de las primeras industrias y el nacimiento del arte durante la Prehistoria. Estos hitos estuvieron vinculados al progresivo conocimiento de las propiedades de los minerales que, en definitiva, son los constituyentes básicos de la Tierra, como las células lo son de la materia viva.

La Prehistoria suele dividirse en la Edad de Piedra (Paleolítico y Neolítico) y la Edad de los Metales (Cobre, Bronce y Hierro). La primera comenzó con el origen de la estirpe humana y la industria lítica hace unos 2.500.000 años. La segunda surgió hace solo unos 7000, cuando se descubrió una técnica para extraer metales de los minerales a través del fuego, separándolos del resto de componentes.

Esta tecnología multiplicó la disponibilidad de estos materiales, inigualables por sus propiedades y prestaciones en comparación con la piedra, la madera, los huesos o las conchas. Estas ventajas ya se conocían antes del inicio de la metalurgia, gracias a la existencia de unos pocos metales que aparecen en estado nativo en la corteza terrestre.

Como veremos en los siguientes capítulos, los metales revolucionaron la historia humana. Esta trascendencia queda reflejada en la propia etimología del nombre que se usa para designarlos: deriva del griego metallan, que significa buscar. Y es que la búsqueda de metales ha sido una de las principales actividades de nuestra especie. 

El desarrollo de la humanidad ha estado marcado por el uso creciente de los recursos minerales tanto en volumen como en variedad. La “Tercera Revolución Industrial”, en la que ahora estamos inmersos, precisa de un número cada vez mayor de minerales y de cantidades muy superiores de metales que en épocas pasadas.

Los metales tienen diferentes afinidades geoquímicas, esto es, tienen preferencia para unirse con determinados elementos químicos en la naturaleza. Así, hay metales que pueden aparecer como minerales sin combinarse con ningún otro elemento químico o unidos exclusivamente con otros metales, formando aleaciones. Son los denominados metales siderófilos. Otros muestran preferencia por el azufre y se denominan calcófilos, de manera que se encuentran principalmente formando sulfuros. Finalmente, los elementos litófilos tienden a combinarse con el oxígeno (bien en forma de óxidos o de otros minerales con oxígeno en su composición como carbonatos, silicatos, etc.). Estas afinidades dependen de las características del medio, de modo que, por ejemplo, un mismo metal puede comportarse como calcófilo en ambientes reductores y como litófilo en condiciones oxidantes. 

Son precisamente los metales siderófilos los que pueden aparecer en estado nativo, como el oro, la plata o el cobre, o en forma de aleaciones naturales, como el electrum, aleación de oro y plata. Los metales nativos solo se forman en condiciones muy específicas, por lo que son particularmente escasos. Se trata de minerales blandos, dúctiles y maleables, como consecuencia de su estructura cristalina y del enlace metálico entre sus átomos, lo que también les proporciona el brillo característico.

En la naturaleza, los metales generalmente están combinados con otros elementos químicos, formando distintos minerales que no comparten esas extraordinarias propiedades. Por ello, se buscó la forma de separarlos del resto de componentes químicos presentes en los minerales, dando origen a la metalurgia. Las diferentes épocas de la Edad de los Metales vienen marcadas por el desarrollo de las tecnologías que permitieron su obtención.

El cobre y el bronce

La orfebrería primitiva comprobó que el cobre, el oro y la plata, además de bellos, eran más funcionales que la piedra: no se rompían fácilmente, podían repararse o reutilizarse, y producían un filo más cortante y duradero. Se encontraban asociados a distintos tipos de rocas y se trabajaban de manera diferente a los materiales utilizados en la industria lítica. Con el martilleado o el calor se deformaban, permitiendo la elaboración de adornos.

Hace unos 7000 años, la disponibilidad de metales se incrementó significativamente tras un hallazgo formidable que dio inicio a la Edad de los Metales. En la hoguera, piedras verdes y azules se convirtieron en un brillante metal rojo. Había nacido la metalurgia del cobre y comenzaba una nueva era tecnológica para la humanidad.

Esas rocas de llamativos colores estaban compuestas mayoritariamente por malaquita y azurita, dos carbonatos que presentan temperaturas de fusión sensiblemente inferiores a las del cobre nativo. Ambos fueron, inicialmente, las principales menas de cobre. Los minerales de mena son aquellos a partir de los cuales puede obtenerse un determinado elemento químico, generalmente un metal, por un proceso en el que interviene la temperatura mediante calentamiento o calcinación. Los minerales de mena más comunes son los óxidos y los sulfuros.

Para que un mineral sea mena de un metal, ese mineral debe ser relativamente común, poseer el metal en una cantidad que haga rentable su explotación (esto es, que no sea un componente minoritario en el mineral) y que pueda extraerse de manera sencilla (es decir, que el coste de su separación sea inferior al de su precio en el mercado).

De esta manera, por ejemplo, minerales como la dioptasa o la crisocola, silicatos que contienen entre un 30 y un 40 % de cobre, no constituyen menas de este metal, ya que se trata de minerales poco abundantes y en los que el cobre está fuertemente enlazado en sus estructuras cristalinas, lo que supone un elevado coste energético para su separación. Incluso algunos óxidos, como la cuprita, que tienen contenidos extraordinariamente elevados de cobre, solo excepcionalmente son menas de este metal cuando aparecen formando concentraciones importantes.

En particular, aunque el cobre tiene un carácter calcófilo muy marcado, en presencia de oxígeno pasa a comportarse como litófilo, de manera que los sulfuros originales tienden a transformarse en carbonatos, óxidos, sulfatos o silicatos en las condiciones de la superficie terrestre. Así, en la actualidad, las principales menas de cobre corresponden a sulfuros como la calcopirita, la bornita, la covellina o la calcosina, cuyos contenidos en cobre varían entre el 35 y el 80 %. Ocasionalmente, minerales como la azurita o la malaquita, con contenidos en cobre en torno al 50%, pueden ser también utilizados en la actualidad como menas de este metal. Además, la malaquita se usa con fines ornamentales.

En nuestra sociedad actual, el cobre es, tras el hierro, el aluminio y el cromo, el metal más utilizado. Indispensable para la conducción de la energía eléctrica, su demanda a corto y medio plazo aumentará sensiblemente, tanto por el incremento de su uso en los países emergentes como por su importancia en la transición energética. Así, por ejemplo, un coche híbrido utiliza aproximadamente el doble de cobre que uno convencional con motor de combustión interna y un vehículo totalmente eléctrico puede contener hasta 10 veces más cobre que uno de combustión.

En el tercer milenio a.C. se descubrió, probablemente de forma fortuita, una “variedad” de cobre especialmente dura al calentar juntos minerales de cobre y estaño. Esta aleación de ambos metales, el bronce, se utilizó en la confección de armas, corazas y herramientas, y otorgó un enorme poder a los pueblos que dominaron su tecnología.

El estaño tiene carácter litófilo y su principal mineral de mena es la casiterita, un óxido de fórmula SnO₂, que contiene casi un 80 % de estaño. La importancia del estaño desde esta época la atestigua el término “casitérides”, adoptado en la Antigua Grecia para denominar a los centros productores de estaño en el occidente europeo y cuya localización exacta era desconocida por ellos. Hoy sabemos que uno de estos centros se encontraba en el noroeste de la península ibérica.

La fuerte demanda de bronce se enfrentó con un hecho incontrovertible: la escasez de sus componentes en la corteza terrestre. La cantidad de cobre es de unos 27 gramos/tonelada. La de estaño, 2 g/t. Los yacimientos minerales son auténticas anomalías geoquímicas en la corteza terrestre. En ellos un determinado metal se concentra extraordinariamente con respecto a su abundancia media, constituyendo lo que se denomina ley del yacimiento. Así, por ejemplo, para que un yacimiento de cobre sea rentable, su ley mínima debe ser superior al 0.5 %, es decir, debe concentrarse unas 200 veces.

El plomo y la plata 

El plomo, y no el cobre, podría ser el primer metal conseguido mediante metalurgia. Existen evidencias arqueológicas de su uso desde, al menos, unos 6500 años a.C. La mayor parte del plomo presente en la corteza terrestre se encuentra en un mineral común, la galena, un sulfuro que presenta unas propiedades que permiten identificarlo fácilmente. La galena se utilizó como elemento simbólico en ajuares funerarios y, durante milenios, se empleó como remedio terapéutico y cosmético. Otras menas minoritarias de plomo son la cerusita (un carbonato) y la anglesita (un sulfato).

El plomo es un metal blando, pesado y resistente a la corrosión. Su bajo punto de fusión (327 ºC) facilitó su metalurgia y posibilitó fabricar grapas para reparar utensilios. También se empleó en la elaboración de figuritas, proyectiles, monedas y distintas aleaciones. Una función ejercida hasta nuestros días es la producción de pesas y plomadas.

La gran cantidad de usos del plomo y su valor como metal en el pasado están íntimamente relacionados con la producción de plata. En la corteza terrestre la concentración de plomo es de 11 g/t; la de plata, 0.056 g/t. Aunque existe plata nativa, el mineral más utilizado para obtener este metal ha sido la galena argentífera, que contiene cantidades significativas de plata (hasta un 20 %, aunque normalmente no supera el 1 %). En la galena argentífera, la plata se concentra en pequeñas inclusiones de diferentes minerales, esencialmente sulfuros y sulfosales. Las sulfosales son minerales en los que un metal (normalmente cobre, plomo o plata) y un semimetal (generalmente antimonio, arsénico o bismuto) están unidos al azufre.

El método de obtención de plata a partir de la galena argentífera a altas temperaturas, denominado copelación, genera grandes cantidades de plomo, lo que, unido a su fácil manufactura y resistencia a la corrosión, hizo que este metal fuese el más empleado por la ingeniería y arquitectura romanas.

Durante la llamada Pax Romana (27 a.C.-180 d.C.), la economía experimentó un auge sin precedentes, favorecida por la elevada producción de plata a partir de galena, procedente principalmente de los yacimientos de Hispania. Se estima que por cada gramo de plata obtenido se liberaron a la atmósfera diez kilogramos de plomo. Un estudio de muestras de hielo ártico correspondientes a este periodo lo señala como el primer ejemplo de contaminación generalizada del medioambiente provocada por la actividad humana.

La galena frecuentemente aparece asociada al sulfuro de zinc, la esfalerita, que es la principal mena de este metal. En la India se obtuvo zinc metálico desde finales del primer milenio a.C., pero en Occidente no se reconoció como metal hasta el siglo XVIII. El latón es la aleación de cobre y zinc, conocido también desde épocas prehistóricas anteriores al uso del zinc como metal. La obtención del latón se consiguió hacia el año 3000 a.C., mezclando el cobre con diferentes minerales de zinc, principalmente silicatos y carbonatos, que se forman en la zona más superficial de los yacimientos de este metal por alteración de la esfalerita y que componen la denominada calamina.

La conquista del hierro se logró mucho tiempo después que la del cobre y la del bronce. La causa no residió en el desconocimiento de sus ventajas, ni en la dificultad de localizar yacimientos. Sencillamente, las técnicas de la metalurgia primitiva no conseguían licuarlo. Fue preciso esperar al desarrollo de unos hornos especiales, que aportaron el calor necesario para ello.

En el siguiente capítulo se verá cómo esta importantísima innovación tecnológica revolucionó la estructura de las sociedades humanas y generó una remodelación del paisaje a una escala desconocida hasta entonces. Desde el inicio de la Edad del Hierro, hace unos 4 000 años, ha sido y continúa siendo el metal más usado a lo largo de la historia.

Cortesía de Muy Interesante

Dejanos un comentario: