ÓXIDOS

Así como el carbono da lugar a los carburos y el nitrógeno a los nitruros, el oxígeno forma sus propios compuestos, predominantemente sólidos, que constituyen una parte esencial de la corteza terrestre y de las capas externas del manto. Estos óxidos, aunque diversos en propiedades, comparten una serie de características comunes que los hacen especialmente relevantes en el ámbito metalúrgico. Algunos, como los óxidos de los lantánidos o los presentes en el coltán, destacan por sus particularidades, pero en términos generales, los óxidos exhiben rasgos que merecen ser explorados con detenimiento.

La dureza es uno de los atributos más notables. Aunque los compuestos más duros conocidos pertenecen a las familias del carbono y del boro, el oxígeno no queda rezagado. El trióxido de aluminio (Al₂O₃), conocido como alúmina en su forma cerámica blanca y como zafiro o rubí en su variante cristalina masiva, alcanza un valor de 9 en la escala de Mohs, lo que le confiere una resistencia sobresaliente frente al desgaste y la abrasión. Esta propiedad lo convierte en un material ideal para aplicaciones donde la durabilidad es crítica.

Otro rasgo distintivo es el elevado punto de fusión que presentan muchos óxidos minerales. Esta característica no solo dificulta su procesamiento térmico, sino que plantea un desafío adicional: para separar el oxígeno del elemento metálico deseado, es necesario introducir un agente reductor, denominado “elemento de sacrificio”, que permita al oxígeno abandonar su compuesto original y formar uno nuevo. Este principio explica la eficacia del coque en la reducción del óxido de hierro. El óxido con el punto de fusión más alto es el de torio (ThO₂), que alcanza los 3390 °C y se emplea en aleaciones para electrodos TIG (Tungsten Inert Gas), donde la resistencia térmica es indispensable.

En cuanto a sus propiedades eléctricas y térmicas, la mayoría de los óxidos actúan como excelentes aislantes. Esta cualidad los hace útiles en aplicaciones donde se requiere evitar la conducción de calor o electricidad, como en recubrimientos cerámicos o en componentes electrónicos.

La resistencia a la corrosión es otro aspecto destacable. Los óxidos se sitúan entre los compuestos más estables frente al ataque químico, superados únicamente por algunos fluoruros, carburos y boruros, y esto solo a temperaturas moderadas. Por encima de los 500 °C, ningún compuesto no oxidado supera a los óxidos en resistencia frente al oxígeno, ya que, por definición, lo que ya está oxidado no puede oxidarse más, salvo en presencia de agentes altamente electronegativos como el flúor o el cloro en estados de oxidación elevados.

El cuarzo (SiO₂) es, sin duda, el óxido sólido más emblemático. Su estructura interna, compuesta por cadenas de átomos de oxígeno y silicio dispuestos de forma similar al diamante, le confiere propiedades mecánicas y químicas excepcionales, destacando por su inercia frente a la mayoría de los reactivos.

Existen otros óxidos de fórmula más compleja que aparecen en rocas compuestas por múltiples minerales. Ejemplos representativos incluyen la “soda” (Na₂O), la alúmina o corindón (Al₂O₃, según su estructura cristalina), la hematita (Fe₂O₃, también conocida como oligisto), y la magnetita (Fe₃O₄). A diferencia del cuarzo, muchos óxidos no son binarios; es decir, no se limitan a una combinación simple de metal y oxígeno, sino que presentan fórmulas químicas considerablemente más elaboradas. Elementos como el aluminio, magnesio, hierro, vanadio, titanio y manganeso pueden coexistir en proporciones variables dentro de minerales como el granate, cuya composición depende de la variedad específica. Estos metales comparten características comunes, como su elevada reactividad, y pertenecen a los grupos siderófilos y litófilos según la clasificación de Goldschmidt, que resulta esencial para entender su distribución geológica.

Es importante señalar que todos los elementos capaces de formar sulfuros también pueden formar óxidos, aunque no necesariamente ocurre lo contrario. Esta observación es relevante en el caso de metales como el plomo, el mercurio o la plata, que suelen encontrarse en la naturaleza combinados con azufre, formando parte del grupo de los calcógenos. Sin embargo, esto no implica que sean literalmente inoxidables. De hecho, como se ha explicado en otros apartados, el acero inoxidable no es completamente inmune a la oxidación. Los elementos calcógenos son aquellos que predominan en minerales de azufre, y un ejemplo ilustrativo es la plata, cuya “oxidación” superficial se debe en realidad a la acción del azufre gaseoso y del ozono, presentes en zonas industriales y volcánicas. La conocida “plata negra” o envejecida corresponde a una capa de Ag₂S (sulfuro de plata) que se forma sobre la superficie del metal. Los óxidos de plata son poco estables, lo que refuerza su carácter noble, aunque su prestigio ha disminuido frente a metales como el platino.

El caso del plomo resulta igualmente revelador. Este calcógeno, extraído de la galena (PbS), presenta un tono azul grisáceo al salir del proceso de reducción, que se va oscureciendo conforme se forma una capa superficial de óxido. Este fenómeno ilustra cómo incluso los metales que se consideran resistentes a la oxidación acaban sucumbiendo a la acción del oxígeno.

En síntesis, el oxígeno representa un desafío constante en la producción de metales reactivos como el titanio, el vanadio o incluso el wolframio. Este último, a pesar de su notable resistencia a la corrosión gracias a una capa pasivadora de óxido que se forma espontáneamente, requiere un proceso complejo y energéticamente costoso —medido en kilojulios (kJ)— para ser aislado de su mineral. Así, el oxígeno, aunque indispensable en la formación de compuestos estables, es también uno de los principales obstáculos en la metalurgia de elementos altamente reactivos.

En el ámbito industrial, y particularmente en la metalurgia, los óxidos desempeñan un papel fundamental no por el contenido metálico que puedan albergar, sino por las propiedades intrínsecas que exhiben como compuestos oxigenados. Por ello, en esta revisión se excluyen óxidos como la hematita (Fe₂O₃) o la magnetita (Fe₃O₄), cuya relevancia radica en su riqueza en hierro y no en sus propiedades como óxidos per se. Aunque pueden utilizarse como pigmentos o cargas minerales, su función como óxidos es secundaria en comparación con otros compuestos que sí se valoran por sus características químicas, térmicas, eléctricas o mecánicas.

La selección que aquí se presenta contempla únicamente óxidos sólidos que se emplean directamente como tales, sin considerar su papel como fuente de metales. Se incluyen tanto óxidos naturales como sintéticos, binarios y no binarios, siempre que su utilidad derive de su comportamiento como óxido. Esta distinción es esencial, ya que a diferencia de los carburos o nitruros, los óxidos suelen recibir una denominación específica que refleja el estado de oxidación del elemento metálico involucrado, dado que muchos de ellos pueden formar múltiples óxidos con fórmulas químicas distintas y propiedades divergentes.

De los 94 elementos de la tabla periódica que presentan aplicaciones industriales (excluyendo aquellos tan radiactivos que carecen de uso práctico), se destacan aquellos cuyos óxidos son particularmente valiosos por su estabilidad, abundancia o funcionalidad. El orden seguido corresponde al número atómico creciente del elemento acompañante, lo que permite una visión sistemática del espectro de óxidos relevantes. Además, se introduce el concepto de “solubilidad”, ausente en el análisis de carburos y nitruros, ya que los óxidos presentan una variabilidad notable en este aspecto: algunos son prácticamente insolubles y extremadamente estables, mientras que otros se disuelven con relativa facilidad en medios ácidos o básicos, lo que condiciona su manipulación y aplicación.

En resumen, esta clasificación se centra en los óxidos que son útiles precisamente por ser óxidos, y no por el metal que contienen. Se consideran sus propiedades físicas y químicas más destacadas, su comportamiento frente a agentes externos, y su papel en procesos industriales donde la presencia del oxígeno no es un obstáculo, sino una ventaja funcional.