18/02/16
ENLACES QUIMICOS¿QUE SON?
La fuerza que une o enlaza a dos átomos, sean estos iguales o distintos. Los enlaces se producen como resultado de los movimientos de los electrones de los átomos, sin importar el tipo de enlace que se forme.
solamente los electrones del último nivel energético (más externo) puenden formar un enlace. A estos se les llama electrones de valencia.
TIPOS DE ENLACES
Los enlaces químicos se han considerado como un incremento de estabilidad.Para lograr ese estado ideal estable, los átomos pueden utilizar algún método que les acomode, eligiendo entre:
-Ceder o captar electrones: Enlace iónico
-Compartir electrones con otro átomo: Enlace covalente
-Ponerlos en común junto con otros muchos: Enlace metálico
Tomando como base la diferencia de electronegatividad entre los átomos que forman un enlace se puede predecir el tipo de enlace que se formará:
| Si la diferencia de electronegatividades es mayor que 2. |
=
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se formará un enlace iónico
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Si la diferencia de electronegatividades es mayor que 0,5 y menor a 2,0.
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=
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el enlace formado será covalente polar
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Si la diferencia de electronegatividades es menor a 0,5
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=
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el enlace será covalente puro (o no polar).
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Enlace iónico
Cuando una molécula de una sustancia contiene átomos de metales y no metales, los electrones son atraídos con más fuerza por los no metales, que se transforman en iones con carga negativa; los metales, a su vez, se convierten en iones con carga positiva.
Entonces, los iones de diferente signo se atraen electrostáticamente, formando enlaces iónicos.
Este enlace se origina cuando se transfiere uno o varios electrones de un átomo a otro. Debido al intercambio electrónico, los átomos se cargan positiva y negativamente, estableciéndose así una fuerza de atracción electrostática que los enlaza. Se forma entre dos átomos con una apreciable diferencia de electronegatividades, los elementos de los grupos I y II A forman enlaces iónicos con los elementos de los grupos VI y VII A.
Enlace iónico: Molécula de NaCl
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En general, cuando el compuesto está constituido por un metal y un no-metal y cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los elementos, más fuerte será el enlace iónico.
Propiedades de un enlace iónico
El enlace iónico es fuerte, lo que implica que cuesta mucha energía romper la estructura cristalina al fundir. Es decir, tendrán puntos de fusión altos.
Los cristales iónicos son duros, porque el enlace es fuerte y se resisten bastante a ser rayados.
Al intentar deformarlos se rompe el cristal, son frágiles. Esto es debido a que un golpe puede originar un desplazamiento de los planos de los iones y, al dejar enfrentados iones de igual signo, daría lugar a una fractura en el cristal por fuerzas repulsivas electrostáticas
No conducen la corriente eléctrica en estado sólido porque los iones están inmovilizados en la red; pero, al disolverse o fundirse estos iones adquieren movilidad y pueden conducir la corriente eléctrica.
Se disuelven en disolventes polares, porque los dipolos de estos disolventes rodean a los iones de la red cristalina y los van "arrancando" de la red.
Enlace covalente
Se presenta cuando se comparten uno o más pares de electrones entre dos átomos cuya diferencia de electronegatividad es pequeña.
Si los átomos enlazados son no metales e idénticos: (como en N2 o en O2), los electrones son compartidos por igual por los dos átomos, y el enlace se llama covalente apolar.
Se establece entre átomos con igual electronegatividad. Átomos del mismo elemento presentan electronegatividades idénticas y forman este tipo de enlace.
Enlace covalente apolar: Molécula de N2
(Usando la Notación de Lewis)
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Si los átomos son no metales pero distintos: los electrones son compartidos en forma desigual y el enlace se llama covalente polar (polar porque la molécula tiene un polo eléctrico positivo y otro negativo, y covalente porque los átomos comparten los electrones, aunque sea en forma desigual).
Se establece entre átomos con electronegatividades próximas pero no iguales.
Estas sustancias no conducen la electricidad ni tienen brillo, ductilidad o maleabilidad.
sólo un átomo aporta el par de electrones compartidos se llama enlace covalente cooordinado
Propiedades de los enlaces covalentes
• Son gases, líquidos o sólidos de bajo punto de fusión.
• La mayoría son insolubles en disolventes polares.
• La mayoría son solubles en disolventes apolares.
• Los líquidos y sólidos fundidos no conducen la electricidad.
• Las disoluciones acuosas son malas conductoras de la electricidad porque no contienen partículas cargadas.
Enlace metálico
Si los átomos enlazados son elementos metálicos, el enlace se llama metálico. Los electrones son compartidos por los átomos, pero pueden moverse a través del sólido proporcionando conductividad térmica y eléctrica, brillo, maleabilidad y ductilidad.
Los electrones que participan en él se mueven libremente, a causa de la poca fuerza de atracción del núcleo sobre los electrones de su periferia.
En funcion de como sean compartidos los electrones el enlace podra ser:
metalico o covalente apolar : Cuando los electrones son compartidos simétricamente, el enlace puede ser metálico o
covalente polar: si son compartidos asimétricamente,
LOS ENLACES METÁLICOS
Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos de los metales entre sí.
Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas.
Se trata de líneas tridimensionales que adquieren estructuras tales como:
-ESTRUCTURA: hexagonal compacta
-ESTRUCTURA: cúbica centrada en las caras.
-ESTRUCTURA: cúbica centrada en el cuerpo.
En este tipo de estructura cada átomo metálico está dividido por otros doce átomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales.
//Este enlace sólo puede estar en sustancias en estado sólido.//
El enlace metálico es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie.
Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica.
El enlace metálico explica muchas características físicas de metales, tales como maleabilidad, ductilidad, buenos en la conducción de calor y electricidad, y con brillo.
Los átomos del metal tienen por lo menos un electrón de valencia, no comparten estos electrones con los átomos vecinos, ni pierden electrones para formar los iones.
En su lugar los niveles de energía externos de los átomos del metal se trasladan. Son como enlaces covalentes identificados.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES METÁLICOS.
Los metales tienen una serie de características que los diferencian de los demás materiales, los no metales.
Todos son sólidos, a excepción del mercurio, la mayor característica de los metales es su brillo metálico. El brillo es la capacidad de un material para reflejar, absorber o reflectar la luz. Los metales, una vez pulidos, reflejan la mayor parte de la luz que les llega.
Adamantino Subadamantino
Vítreo Metálico
Submetálico Nacarado
Sedoso Resinoso
Graso Húmedo
Otra característica que cumplen la casi totalidad de los metales es ser buenos conductores eléctricos y mostrar carga eléctrica positiva en los procesos de electrólisis.
La estructura electrónica de los átomos metálicos se caracteriza por la existencia de pocos electrones en su capa externa, por lo que se necesita escasa energía para que los pierdan y adopten la estructura estable en forma de cationes.
Además, en una masa metálica, los electrones de valencia fluctúan de uno a otro átomo formando la denominada “nube electrónica”, de algún modo compartida por todos los átomos del metal. Además también son buenos conductores del calor.
Los metales son materiales, en general, bastante densos, insolubles en agua y en muchos disolventes, y opacos con un espesor adecuado.
En cuanto a las propiedades metálicas podemos decir que los metales presentan resistencia a la tracción, pueden soportar grandes cargas.
Los metales son poco duros, por eso se alean con otros metales para mejorar esta propiedad.
METALOGRAFIA
La metalografía es la ciencia que estudia a la disposición ordenada y geométrica, en el espacio, de los constituyentes de la materia en estado sólido (átomos, moléculas y grupos de moléculas), es decir su estructura.
La estructura está ligada íntimamente con el comportamiento de un metal, por lo que es conveniente efectuar un estudio elemental de la misma. ver
proceso metalográfico
La particularidad fundamental de la constitución de los metales es la distribución perfectamente organizada de sus átomos, característica de todos los cuerpos cristalinos.
La estructura cristalina es la causa a la cual deben los metales una serie de sus propiedades, ausentes en los cuerpos amorfos.
En un metal siempre se puede destacar un conjunto mínimo de átomos (cristal elemental), cuya distribución en el espacio es semejante y se repite reiteradas veces. El enlace de tales conjuntos deátomos forma la red cristalina o cristal, constituida por cristales elementales.
Hay que considerar dos tipos de estructura, la cristalina y la granular:
Estructura Cristalina: En esta estrucutura, los átomos estánordenados en el espacio según una red geométrica constituída por la repetición de un elemento básico llamado cristal. Se conocen catorce redes espaciales distintas las cuales son las únicas formas posibles de ordenar los átomos en el espacio. La mayor parte de los metales cristalizan en las redes siguientes: cúbica centrada, cúbica centrada en las caras y hexagonal compacta.
Estructura Granular: En esta otra estructura, el elemento fundamental es el grano, constituido por agrupación de cristales.
Los granos son de forma irregular y su tamaño oscila entre 0,002 y 0,2 mm, lo cual depende pricipalmente:
-Del proceso de fabricación del metal
-De los procesos térmicos a los cuales fue sometido el metal
Cuanto mayor es el grano de que está constituido un metal peores son sus propiedades mecánicas. ¡
La mayoría de los metales tienen cristales elementales como: (figura A), (figura B) y (figura C).
Los metales más densos, que contienen la máxima cantidad de átomos en un mismo volumen, esto es, tienen distancias ínter-atómicas menores, son los que tienen cristales elementales cúbicos centrados en las caras y hexagonales compactos.
MATERIALES METÁLICOS
Estadisticas PRODUCCIÓN MINEROMETALÚRGICA
En la vida cotidiana tenemos una gran cantidad de Herramientas, Tecnologías y Utensilios que utilizan en mayor o menor medida a los Metales como parte de su conformación, como sostén a las distintas estructuras, como también para poder brindar una utilidad a su funcionamiento, siendo muy importante su extracción y utilización, mucho más de lo que pensamos.
Los metales son extraídos de entre las rocas mediante distintas técnicas, difícilmente encontrados en Estado Puro, el que es conocido también como Metal Elemental, por lo que su aplicación en la industria está basado en la utilización de combinaciones que son conocidas como Aleaciones Metálicas, que permiten su aplicación en distintas formas y diseños.
Una de las principales aplicaciones del metal está ligada a su Conductividad Eléctrica, por lo que todos los artículos de Electrónica e Informática cuentan en su conformación con distintos tipos de metales en su Circuito Eléctrico, formando parte de los distintos Cables de Alimentación o inclusive para la transmisión de datos.
Es un material que cuenta con la capacidad de ser muy Maleable y Dúctil, teniendo por un lado la facilidad para poder adoptar cualquier forma (desde lingotes hasta hilos o laminillas) como también la posibilidad de brindar una altísima resistencia, sumado a que su Estructura Cristalográfica le permite recuperar su posición original sin ofrecer demasiadas modificaciones en el punto que ha sido sometida a distintos Procesos Físicoquímicos
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En la actualidad el metal mas usado es el Hierro, despues le sigue el Aluminio, el Cobre,el Cinc y el Plomo.
-El Hierro se usa en la fabricacion de tubos y caños, en las estructuras de puentes y edificios, en la industria naval etc.
-El Aluminio se usa en la industria aeronautica, en la automotriz, en la fabricacion de aberturas etc.
-El Cobre se usa en la fabricacion de insumos electricos y es vital para la fabricacion de computadoras, y tubos de alambiques entre otras cosas.
-El Cinc se usa ppalmente como revestimiento protector de estructuras de Hierro y Acero. Y sus oxidos como pigmentos de pinturas y en la industria farmacéutica.
-El Plomo, metal que se viene utilizando desde hace 5000 años. Se usa en la fabricacion de acumuladores de autos, proyectiles, placas de proteccion contra radiacion.
EL ACERO
El acero es una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 %.
Se desconoce la fecha exacta en que se descubrió la técnica para obtener hierro a partir de la fusión de minerales. Sin embargo, los primeros restos arqueológicos de utensilios de hierro datan del 3000 a. C. y fueron descubiertos en Egipto, aunque hay vestigios de adornos anteriores. Algunos de los primeros aceros provienen del este de África, cerca de 1400 a. C.
Entre sus caracteristicas y propiedades podemos distinguir algunas que son positivas o negativas frente a su uso.
CARACTERÍSTICAS
POSITIVAS DE LOS ACEROS.
-Alta resistencia mecánica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tracción y compresión y lo soportan por la contribución química que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a tracción y a compresión evaluando su limite elástico y el esfuerzo de rotura.
-Elasticidad: La elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de tracción del acero al estirarse antes de llegar a su límite elástico vuelve a su condición original. Soldabilidad: Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas.
-Ductilidad: Los aceros tienen una alta capacidad para trabajarlos, doblarlos y torcerlos.
-Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada.
-Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun así siguen manteniendo su eficacia.
CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DE LOS ACEROS.
-Oxidación: Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultáneamente y se puede producir corrosión del material si se trata de agua salina.
-Transmisor de calor y electricidad: El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por lo que es preferible utilizar aceros al níquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fábricas de combustible o plásticos con este tipo de material.
El acero presenta distintas estructuras cristalinas dependiendo básicamente de la que temperatura se encuentre y que porcentaje de carbono contenga.
Todas las estructuras que puede presentar el acero están especificadas en el
diagrama de hierro carbono, el cual en el eje horizontal tiene el contenido de carbono y en el eje vertical la temperatura.
Para complicar aun mas las cosas, el acero también puede presentar estructuras metaestables dependiendo de que tan rápido o lento haya sido el proceso de enfriamiento.
Algunas de las estructuras estables son: perlita, ferrita alfa, ferrita gamma, ledeburita y cementita.
En función de la temperatura que le apliquemos al acero, este tomara un color y lo ira modificando según aumente o descienda la temperatura.
Cuando se trabaja calentando metales no se tiene un termómetro a mano para determinar la temperatura del metal en cada momento. los tratamientos térmicos sí necesitan de una cierta presición al momento de saber cuánto calentar.
Hay dos fenómenos visibles que nos pueden determinar la temperatura de un acero: los colores el revenido y el brillo.
Colores del revenido:
Es el primer cambio que se aprecia en un acero (si está pulido) al calentarlo, y corresponde a diferentes capas de oxidación que ocurren a diferentes temperaturas.
Estos colores van cambiando a medida que se calienta el metal, sin embargo no se revierten al enfriarlos.
Un metal que se calentó a cierta temperatura va a teñirse de un cierto color, y al enfriarse sigue conservando ese color, hasta que se vuelva a pulir el metal.
Colores del brillo:
corresponde a la radiación del espectro electromagnético del material (emisión de energía en forma de luz producto de los saltos electromagnéticos de los electrones). A rasgos generales (a simple vista) todos los elementos emiten luz aproximadamente en los mismos colores a las mismas temperaturas.
Dado que a las primeras temperaturas el color es muy poco intenso, es necesario que haya poca luz para poder apreciarlo bien.
Origen:
Casi todo el Aluminio se obtiene de un mineral denominado Bauxita que se presenta exógeno en sus yacimientos, arcilla cuyo contenido metálico es de más del 40%.La Bauxita es una mena residual, producida por la meteorización de las rocas ígneas en condiciones geomorfológicas favorables. el aluminio en si no se encuentra en la corteza terrestre.
Fue en 1807 cuando el inglés Davy descubrió elaluminio. En Les Baux, en 1821, el francés Berthier encontró la bauxita, la materia prima de la fabricación de aluminio industrial.
El profesor Friedrich Woehler deGöttingen fue quien aisló por vez primera partículas de aluminio puro, en 1845, y determinó sus principales propiedades como densidad, conductividad, resistencia a la corrosión, etcFue en 1886, al recibir Hall / Héroult la patente de la electrolisis, cuando el aluminio pudo fabricarse en mayores cantidades, quedando reducido su precio. Así pues,gracias a la investigación, fue posible mejorar las propiedades del aluminio, por ejemplo, mediante el uso de aleaciones.
En tan sólo 100 años, el aluminio pasó de ser uncostoso lujo a convertirse en un metal versátil y de extensa utilización. El atractivo del aluminio se ve reflejado en su creciente demanda mundial, habiéndose más que duplicado suconsumo a partir de 1970. Y se prevé un importante crecimiento en el futuro.
Composición:
El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.1 En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.
Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX2 el metal que más se utiliza después del acero.
Fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés H. C. Oersted. El principal inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica que requiere su producción. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su extendida vida útil y la estabilidad de su precio.
Tanto el aluminio como sus aleaciones tienen una estructura cristalina centrada en las caras que lo hacen altamente estable hasta que se fusiona a los 660.32° C. Estas propiedades lo convierten en un metal facil de cambiar su forma y soldar.
El aluminio no se inflama instantáneamente por lo que tiene numerosas aplicaciones en materiales inflamables o explosivos.
Para sintetizar toda esta informacion concluiremos dejando claro que Los metales utilizados actualmente sonelementos, algunos de los cuales se combinan con otros. Juntos, los dos elementos conforman un compuesto. Estos compuestos han estado presentes por cientos de años y han sido una parte importante del desarrollo del mundo.
