Representación de aleaciones utilizando modelos de partículas

En muchos videos hemos hablado de metales  y enlaces metálicos, y en este video vamos   a profundizar un poco más sobre esto, en  particular vamos a hablar sobre aleaciones,   que son mezclas de elementos que aún conservan  propiedades metálicas. Entonces, ¿cuáles son   algunas propiedades metálicas? Bueno, tienden  a ser brillantes, reflejan la luz. Esta es una   muestra de hierro puro; podemos ver que refleja  la luz. Tienden a ser maleables, lo que significa   que podemos doblarlo sin romperlo, y tienden a  conducir electricidad. En una aleación, al mezclar   varios elementos, aún se conservan la mayoría  de estas propiedades. Y sólo como un repaso,   ¿de dónde provienen estas propiedades? Podemos  imaginar los enlaces metálicos. Tenemos un video   completo sobre esto. Digamos que tomamos un montón  de hierro. Se puede ver aquí: hierro, es un metal   de transición, y lo que sucede con los metales es  que cuando forman enlaces entre sí los átomos no   son tan electronegativos, no quieren acaparar los  electrones, no los quieren sólo para ellos, por   lo que están dispuestos a compartir sus electrones  de valencia en una especie de piscina comunitaria   de electrones. Y a pesar de que tenemos un montón  de átomos de hierro neutro, en realidad podríamos   verlo como iones cargados positivamente en un  mar de electrones. Y entonces tenemos un montón   de electrones aquí. ¿Y de dónde vienen estos  electrones? Bueno, estos son los electrones de   valencia de los átomos neutros que contribuyen  a esta piscina, y es por eso que la mayoría de   los metales son buenos para conducir electricidad,  por eso son maleables. Y, dependiendo del metal,   si estamos hablando de un metal del grupo 1,  podríamos imaginar que la carga de estos iones   aquí sería +1, pero si estamos hablando de un  metal del grupo 2 o un metal de transición tienen   más electrones de valencia con los que podrían  contribuir a este grupo, e incluso pueden tener   una carga positiva de 2 o una carga positiva de  3. Pero como se prometió al principio, hablaremos   sobre la noción de aleaciones. Y vamos a hacer  estos diagramas de partículas que hemos visto en   otros videos. Y en los diagramas de partículas no  vamos a mostrar esta piscina de electrones, pero   nos ayudarán a visualizar la estructura de las  aleaciones. Así que imaginemos cómo podría ser el   hierro. Y sólo vamos a ver un corte bidimensional  de un sólido de hierro, donde todos los átomos de   hierro han formado enlaces metálicos. Y como dije,  no vamos a dibujar esta piscina de electrones,   pero podrían formar una estructura bastante  regular, algo como esto. Y cada uno de estos   círculos representa un átomo de hierro, pero como  les prometí, este video trata sobre aleaciones,   así que imaginemos cómo se vería el acero. Esta es  una cuchilla de acero, y el acero es un montón de   hierro, por lo que una vez más podemos visualizar  cada uno de estos como un átomo de hierro, pero   mezclado con ese hierro hay un poco de carbono. Y  cuando vemos la tabla periódica de los elementos,   podemos ver que el carbono está bastante más  arriba en la tabla periódica y a la derecha   del hierro. El hierro neutro tiene 26 protones  y 26 electrones y el carbono neutro sólo tiene   6 protones y 6 electrones. Los electrones de  valencia en el carbono están en su segundo nivel,   los electrones de valencia del hierro están en el  cuarto nivel, entonces el carbono es un poco más   pequeño, y así, cuando mezclamos ese carbono, al  ser más pequeño, cabe en los espacios entre los   hierros, por lo que es posible que tengamos...  Dibujaré esto aquí. Es posible que tengamos un   poco de carbono ahí, es posible que tengamos un  poco de carbono acá, es posible que tengamos un   poco de carbono allá, entonces, cuando se forma  una aleación donde un átomo tiene un radio   mayor o un radio significativamente mayor que el  otro, se forman cosas como esta, que se conocen   como aleaciones intersticiales. Y el acero de  carbono es un buen ejemplo de ello. Tenemos otras   situaciones en las que hay aleaciones entre átomos  de tamaño similar. Y esto justo aquí es latón. No   sé si es un reloj o un astrolabio o algo así,  pero el latón está hecho de una mezcla de cobre   y zinc. Entonces, cuando tenemos una aleación  como ésta, de átomos con radio similar, se llama   una aleación sustitucional. Podemos imaginar que  parte del cobre ha sido sustituido por zinc, esta   es una aleación sustitucional. Ahora, quizás se  estén preguntando si puede haber una combinación   de ambos, y, de hecho, sí se puede. Esto de aquí  son paneles en la Estación Espacial Internacional,   y están hechos de acero inoxidable. Es probable  que tengan acero inoxidable en su cocina,   y podríamos ver el acero inoxidable como acero  básico, pero en lugar de sólo hierro y carbono   también hay un poco de cromo mezclado.  Y para que podamos visualizar esto,   si se trata de acero inoxidable tal vez los azules  son de hierro, pero tenemos un poco de cromo. Lo   dibujaré con rojo. El cromo tiene un radio similar  al del hierro, no es exactamente igual pero está   cerca. Tenemos un poco de cromo aquí, un poco  de cromo justo por acá y si fuera sólo cromo y   hierro lo llamaríamos sustitucional, pero también  tenemos carbono, y el carbono tiene un radio más   pequeño. Así que dibujamos un poco de carbono  en los espacios entre los átomos más grandes:   un poco de carbono ahí, un poco de carbono por  aquí. Este es un ejemplo de una aleación que   es tanto intersticial como sustitucional. Ahora,  una última pregunta: todo esto es interesante pero   ¿por qué hemos decidido poner cosas como carbono  en el hierro? Bueno, resulta que poniendo un   poco de carbono o mezclándolo con otros metales  podemos cambiar las propiedades y, por ejemplo,   el acero como aleación es mucho más fuerte que  el hierro por sí solo, y el acero inoxidable,   una vez que se mezcla ese cromo, es mucho  más resistente a la corrosión que el acero   básico. Con esto terminamos por hoy. Acabamos de  aprender un poco más sobre metales y aleaciones.