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Compuestos Intermetálicos

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by

Mauricio Vega

on 2 August 2013

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Transcript of Compuestos Intermetálicos

Compuestos Intermetálicos
Estructura y Propiedades

Estudiante: Mauricio Vega Pallauta
Programa: Doctorado en Química
Curso:Química del Estado Sólido
Profesor: Dr. Víctor Manríquez
Dr. Antonio Galdámez
ALEACIONES
Disoluciones Sólidas
Son mezclas homogéneas en las que los componentes
están uniformemente dispersos (los átomos del soluto se distribuyen al azar entre
los átomos del disolvente).
Aleaciones Heterogéneas
Son aleaciones en las que los componentes no están
uniformemente dispersos. Las propiedades de estas aleaciones dependen no sólo
de la composición sino de la manera en que se ha formado el sólido.
Compuestos Intermetálicos
Es una mezcla de metales que se prepara mezclando los componentes fundidos y enfriando entonces la mezcla
Disoluciones sólidas
de sustitución
Los átomos del soluto ocupan posiciones del
disolvente.
Disoluciones sólidas
intersticiales
Los átomos de soluto ocupan posiciones intersticialesde la red.
Son aleaciones homogéneas que tienen
propiedades y composición definida
Fases intermedias, compuestos intermetálicos o compuestos electrónicos:

Combinaciones metal.
Estequiometria variable.
Estables a lo largo de rangos de composición limitados.
Estructuralmente no relacionados a los componentes de partida.
Propiedades metálicas.
No son compuestos de valencia.
Ejemplos: Cu3Al, CoZn3, Na31Pb8, Ag5Al3 y Na5Zn21.
En muchos sistemas binarios la adición de un metal M’ de un número de oxidación mayor a otro metal M de menor número de oxidación da origen a la formación sucesiva de los mismos tipos de fases intermetálicas.
Se forma si se cumplen las condiciones:
1. Los átomos de los elementos no se diferencian en más de un 15%.
2. Las estructuras cristalinas de los dos metales puros son las mismas.
3. El carácter electropositivo de los componentes es semejante.

Ejemplos: Au-Cu; Au-Cu; Ni-Cu; K-Rb; Mo-W; Ni-Pd
Para que se forme una disolución sólida intersticial, el
componente presente en las posiciones intersticiales debe
tener un radio mucho menor que los átomos de disolvente.

El alojamiento de átomos de H, B, C o N requiere que el radio del anfitrión no sea inferior a 90, 195, 188 ó 180 pm, respectivamente.
Los materiales intermetálicos poseen una estructura cristalográfica con orden de largo alcance que en unos compuestos puede mantenerse hasta la temperatura de fusión y en otros puede desordenarse a una temperatura característica más baja.

Reglas de Hume-Rothery
1. Factor tamaño
: los átomos o los iones
deben tener tamaño semejante con una
diferencia de radio atómico no mayor del 15%
para minimizar la deformación
de la red, es decir, minimizar a nivel atómico, las desviaciones causadas en las
distancias interatómicas.
2. Estructura cristalina
: los materiales deben tener la
misma estructura cristalina;
de lo contrario, se llegará a un punto en el que se presenta una transición de
fase a otra con una estructura distinta.
3. Valencia
: los iones deben tener
la misma valencia;
de no ser así; la diferencia
de electrones de valencia impulsa la formación compuestos, no de soluciones. Se ha comprobado que, con un factor de dimensión favorable, la probabilidad más elevada de solubilidad alta se encuentra entre los metales que tienen
el mismo número de electrones en la capa externa.
4. Electronegatividad:
los átomo
deben tener más o menos la misma
electronegatividad
. Si las electronegatividades son apreciablemente distintas, se forman compuestos.
Fases de Zintl
Son combinaciones de los metales altamente electropositivos de los grupos IA y IIA con elementos menos electropositivos de los grupo IB, IIB o de los grupos entre el IIIA y el VA.

Se caracterizan por adoptar estructuras mixtas metálicas y iónicas, además sus composiciones, frecuentemente, están de acuerdo con sus valencias normales

Ejemplos: Mg2Sn, Sr2P, NaTl, LiCd.

Sus propiedades eléctricas varían desde semiconductores a conductores metálicos.
Las dimensiones de la red dependen de los elementos constituyentes.

Las Fases de Zintl tipo MA poseen redes cúbicas simples en las que se alternan los átomos de M y de A, pero en la que los átomos de A se enlazan formando un entramado en cuyos intersticios se sitúan los átomos de M.
En NaTl, LiCd y LiZn, los átomos del metal más electronegativo tienen una disposición semejante a la estructura del diamante.

El NaTl tiene electrones suficientes para llenar las bandas electrónicas de una estructura tipo diamante y, por lo tanto el compuesto es incoloro.
El LiCd y LiZn no poseen suficientes electrones para llenar completamente las bandas electrónicas de la estructura tipo diamante, y en consecuencia los compuestos son coloreados.


CaZn2 tiene una estructura que sitúa átomos de Zn en una estructura tipo grafito con átomos Ca colocados en los planos entre capas de la red del zinc.

Existen fases de Zintl más complejas, con fórmula AM13, donde A puede ser Na, K, Ca, Sr o Ba, con Zn, o K, Rb o Cs con Cd.
Fases de Laves
Se caracterizan por poseer un valor constante de la relación de radios que determina inequívocamente su composición.

La formación de estas exige que uno de los metales tenga un radio un 20% menor que el otro.
Así, los compuestos Cu2Mg, W2Zr, KBi2 y Au2Bi tienen en común una relación de radios relativamente constante de 1,25
Algunos compuestos intermetalicos
Cr3Pt recubre con frecuencia a las navajas de las máquinas de afeitar, por lo cual les da dureza, y permite a las navajas conservar su filo por un periodo más prolongado.

Co5Sm se utiliza en los imanes permanentes de los audífonos ligeros y en las bocinas debido a su gran fuerza magnética por unidad de peso.

Aluminuros


Aluminuros de níquel, hierro y titanio.

Buena resistencia mecánica y resistencia a la oxidación a elevadas temperaturas.




Ni3Al, se mantiene ordenado hasta su
temperatura de fusión (1390 °C).

Apto para su empleo en turbinas de gas y vapor, en la fabricación de automóviles, válvulas, tuberías, etc.
Duraluminio
El duraluminio contiene alrededor del 4 % de Cu, 0.5 % de Mg y manganeso y hierro.

Elevada resistencia mecánica a temperatura ambiente.

Baja resistencia a corrosión.

Se emplean en la industria aeronáutica  y automotriz.
 

Cementita
Es un constituyente de los aceros, tiene un 6,67% en peso de carbono, y es un compuesto intermetálico de inserción.

La estructura cristalina es del tipo ortorrómbica con 12 átomos de hierro y 4 átomos de carbono por celda.

El carácter del enlace entre los átomos de hierro es puramente metálico.

El del enlace que se produce entre los átomos de hierro y de carbono aún no ha sido establecido exactamente.

Fases de Zintl ternarias.

KSnSb.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
CuZn
Cu5Zn8
CuZn3
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