ALEACIÓN Y ALOTROPIA

Alotropía

Una aleación es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con algunos elementos no metálicos. Se puede observar que las aleaciones están constituidas por elementos metálicos en estado elemental (estado de oxidación nulo), por ejemplo Fe, Al, Cu, Pb. Pueden contener algunos elementos no metálicos por ejemplo P, C, Si, S, As. Para su fabricación en general se mezclan los elementos llevándolos a temperaturas tales que sus componentes fundan.

Las aleaciones generalmente se clasifican teniendo en cuenta cuál o cuales elementos se encuentran presentes en mayor proporción, denominándose a estos elementos componentes base de la aleación. Los elementos que se encuentran en menor proporción serán componentes secundarios o componentes traza.

Las aleaciones se pueden clasificar en dos grandes grupos: aleaciones ferrosas y aleaciones no ferrosas.Así pues:

1) ALEACIONES FERROSAS

· Base de la aleación: Fe

· Componentes secundarios: metales (por ejemplo: Mn, Ni, V, Cr, Co)

no metales (por ejemplo: C, P, Si, S)

2) ALEACIONES NO FERROSAS

· Base de la aleación: Cu

Se emplean ampliamente en la industria debido a que presentan alta conductividad térmica y

léctrica. Los ejemplos más significativos son:

El latón es una aleación de cobre en la que el cinc es un constituyente importante, el bronce es una aleación de cobre que contiene estaño o algún otro elemento como fósforo o aluminio como constituyente esencial.

· Base de la aleación: Al

Se utilizan en la fabricación de pomos. Dado que son aleaciones livianas pueden utilizarse en

construcción aeronáutica (duraluminio:95,5% Al, 3% Cu, 1% Mn, 0,5% Mg) y en fabricación de

barcos (hidronalio: 90% Al, 10% Mg) siendo además muy resistentes a la corrosión del agua de

mar.

· Base de la aleación: Pb

Son muy dúctiles y se deforman progresivamente. Las aleaciones de Pb y Sn se emplean para

soldaduras. El plomo aleado con otros metales aumenta su dureza . Con Sn, Cd y Bi forman

aleaciones fácilmente fusibles (para poder emplearlas para soldar debe disminuir el punto de

fusión de la aleación).

Cuando se habla de alotropismo no se deben confundir dos conceptos de naturaleza diferente:

· Dos compuestos se dicen Polimorfos cuando representan diferentes formas cristalinas de un mismo compuesto

cuyas unidades estructurales se empaquetan de forma diferente.

Ejemplo: El azufre puede producir cristales monoclínicos de color amarillo intenso (cuya forma recuerda en sus

extremos la hoja de un formón) o rómbicos de color ámbar (cristales cuya forma es la de un

paralelepípedo)

· Se define como compuestos alótropos a las diferentes formas de un mismo elemento en el cuál los enlaces

químicos entre los átomos son diferentes y por tanto que dan lugar a unidades moleculares también diferentes.

Ejemplo: El ejemplo por excelencia de alotropía es el caso del carbono, cuyas formas alotrópicas son diamante

y grafito, dos ejemplos claros de la importancia de la estructura cristalina en las propiedades de los

compuestos. Ambos son compuestos del carbono, pero difieren en el enlace y la posición de los átomos.

Veamos sus diferentes estructuras:

Diamante

La estructura del Diamante está basada en la red cúbica centrada en las caras o fcc. La celda primitiva consiste en dos redes fcc, la primera centrada en el punto (0,0,0), y la segunda está centrada en el (¼,¼ ,¼), o sea que está desplazada ¼ respecto la diagonal del cubo de la primera red.

La característica de la estructura del Diamante es el enlace tetraédrico, en el cual cada átomo está enlazado con otros cuatro átomos vecinos. La estructura del Diamante está relativamente vacía, la máxima proporción de espacio ocupado por esferas sólidas es 0,34, lo cual representa un 46% del espacio ocupado por las estructuras hcp o fcc. Los átomos de carbono se asocian mediante 4 enlaces sigma, estos enlaces son covalentes, son enlaces muy fuertes, es necesario invertir mucha energía para romperlos. Como todos los átomos de la red cristalina están unidos por enlaces covalentes, esto le proporciona su muy particular alta dureza. Se forman o presentan cadenas de carbono en 3 dimensiones, siempre unidos por enlaces fuertes como lo son los covalentes, dando como resultado su solubilidad, dureza y otras propiedades tanto físicas como químicas.

Grafito

El grafito es negro, blando y un lubricante excelente, lo que sugiere que sus átomos deben estar distribuidos (empaquetados) de un modo que puedan entenderse sus propiedades. Así en el grafito, los átomos de carbono están distribuidos en forma de capas paralelas (muestra una estructura laminar) separadas entre sí mucho más de lo que se separan entre sí los átomos de una misma capa. Esta distancia entre capas se considera que es suficientemente larga para que no exista un enlace químico formal entre las capas, es decir, las capas se encuentran interaccionando entre si a través de enlaces débiles (fuerzas de van der Waals e interacciones pi). Así pues, en el grafito se forman cadenas en 2 dimensiones, formando una estructura bidimensional. Debido a esta unión tan débil entre las capas atómicas del grafito, los deslizamientos de unas frente a otras ocurre sin gran esfuerzo, y de ahí su capacidad lubricante, su uso en lapiceros (conforme deslizamos un lapicero sobre una superficie, iremos dejando diferentes capas de grafito sobre la misma, gracias a esto es que logramos marcar y dibujar con el lápiz ) y su utilidad como conductor.

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