Contenido principal
Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 2
Lección 4: Estructura de metales y aleacionesRepresentación de aleaciones utilizando modelos de partículas
Una aleación es una mezcla de dos o más elementos, de los cuales al menos uno es un metal. Hay dos tipos principales de aleación: aleaciones intersticiales, que se forman entre átomos de diferentes radios, y aleaciones sustitucionales, que se forman entre átomos de radio similar. En este video aprenderemos a representar los diferentes tipos de aleación utilizando modelos de partículas. Creado por Sal Khan.
¿Quieres unirte a la conversación?
- Y como se llama cuando es una mezcla entre sustitucional e intersticiales(1 voto)
Transcripción del video
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.