SUSTANCIAS PURAS

Una sustancia pura es aquella que tiene unas propiedades específicas que la caracterizan y que sirven para diferenciarla de otras sustancias. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.

Sustancias Puras:tipo de materia que esta formada por àtomos o moleculas todas iguales. a su vez estas se clasifican en sustancias puras simple y compuestos quimicos. para definir estos dos tipos se sustancias puras hay dos formas.

Sustancias Puras Simples: estan formadas por atomos todos iguales o moleculas con atomos iguales. Ojo hay elementos como el oxigeno que si lo miramos por un microscopio esta formado todo por atomos de oxigeno iguales, pero agrupados de dos en dos, es decir agrupado en moleculas de o2, pero como los atomos que forman estas moleculas son iguales (oxigeno-oxigeno) se considera sustancia pura simple.  

Compuestos Químicos:  Formados por moleculas todas iguales. en este casolos atomos que forman las moleculas tienen que ser diferentes. Por ejemplo el agua, cuya formula es H2O moleculas todas iguales, y cada molecula estara formada por dos atomos de hidrogeno (H) y uno de oxigeno (O). Como el comportamiento quimico de estos dos tipos de sustancias puras  tambien es diferente podriamos definir los dos tipos de sustancias puras en funcion de su comportamiento quimico.

Sustancias puras simples o elementos: son aquella sustancias puras que no se pueden descomponer en otras mas simples. 
Compuestos Quimicos: son aquellas sustancias puras que pueden descomponerse en otras mas simples por metodos quimicos (mediante reacciones).
Por ejemplo: El agua pura se puede descomponer mediante una reaccion quimica en hidrogeno por un lado y oxigeno por otro; pero el hidrogeno o el oxigeno no pdriamos descomponer de ninguna forma en otra sustancia mas simple. Por eso el agua seria un compuesto quimico y el oxigeno y el hidrogeno son sustancias puras simples o elementos quimicos. 



Para acabar, aunque no es parte de este tema, vamos a definir el otro tipo de materia llamado mezcla.

Mezclas: tipo de materia que esta formada por mas de un componente diferente, es decir por atomos de diferente tipo, moleculas de diferentes tipos o mezclas de atomos y moleculas diferentes. las mezclas pueden ser homogeneas o heterogeneas.

SOLUCIONES SÓLIDA

Son muy pocos los metales que se utilizan de forma pura o casi pura, pues la mayoría de ellos se combinan con otros metales o no metales para conseguir materiales de mayor dureza, resistencia mecánica, resistencia a la
corrosión u otras propiedades. Estos materiales se conocen con el nombre de aleaciones. 

La aleacion metalica es una mezcla de dos metales o de algun metal y no metal

En toda aleación se debe cumplir:

— Los elementos a mezclar deben ser totalmente miscibles en estado líquido, para que al solidificar se origine un producto homogéneo.
—— El producto obtenido debe poseer carácter metálico; es decir, su estructura interna ha de ser igual que la de los metales.

Algunos ejemplos los tenemos en el latón ( tiene el 70% de cobre y 30% de cinc ) u otras más complejas como las aleaciones a base de níquel utilizadas en motores a reacción, en cuya composición existen unos diez elementos .

Al elemento que aporta la mayor proporción se le denomina disolvente y soluto al de menor proporción.

La aleación cristaliza según la misma red tridimensional del disolvente.

Si lo anterior no se cumple, o sea, la red que se adopta es la del elemento que aporta menos parte de la mezcla, es a éste al que se denomina disolvente

Las soluciones sólidas pueden ser de dos tipos

— De sustitución, cuando algunos átomos de la red cristalina del metal se encuentran sustituidos por átomos de otro metal diferente.
— De inserción, cuando en los espacios interatómicos de la red cristalina de un metal se introducen átomos extraño.

SOLUCIONES SÓLIDAS DE SUSTITUCIÓN

Las condiciones que se deben cumplir son:

• Ambos metales han de cristalizar en el mismo sistema.

• Debe tener la misma valencia y por tanto el número de electrones que ceden a la nube electrónica es el mismo.

• Electronegatividad: Debe  ser lo más parecida posibles.

• Los diámetros atómicos no deben diferir en más de un 15%.

Se puede dar el caso que aun cumpliéndose todas las condiciones anteriores, la solubilidad no sea total, o sea solo admita un determinado porcentaje. El cobre y el Níquel la forma de forma ilimitada pero no otros

ALEACIÓN POR SOLUCIÓN SÓLIDA DE INSERCIÓN

En este caso, los átomos de soluto se introducen en los intersticios existentes en la red cristalina del disolvente.

Se cumple cuando el tamaño de los átomos del soluto es muy pequeño comparado con el disolvente. Ejemplos son Carbono, Oxígeno, Nitrógeno o Hidrógeno.

Un ejemplo es la ferrita (BCC) conde tenemos el carbono en los huecos de la red del hierro.

DIAGRAMA DE FASES BINARIOS

Los diagramas de fases binarios tienen sólo dos componentes. En ellos la presión se mantiene constante, generalmente a 1 atm. Los parámetros variables son la temperatura y la composición. Los diagramas de fases binarios son mapas que representan las relaciones entre temperatura, composición y cantidad de fases en equilibrio, las cuales influyen en la microestructura de una aleación.

Muchas microestructuras se desarrollan a partir de transformaciones de fases, que son los cambios que ocurren entre las fases cuando se altera la temperatura (en general, en el enfriamiento). Esto puede implicar la transición de una fase a otra, o la aparición o desaparición de una fase.

Sistemas Isomorfos Binarios Los sistemas binarios se denominan isomorfos cuando existe solubilidad completa de los dos componentes en estado líquido y sólido. Para que ocurra solubilidad completa en estado sólido, ambos elementos aleantes deben tener la misma estructura cristalina, radios atómicos y electronegatividades casi iguales y valencias similares. Éste es el caso del sistema Cobre-Níquel.  Un campo alfa (α), un campo líquido (L) y un campo bifásico (α + L). Cada región está definida por la fase o fases existentes en el intervalo de temperaturas y composiciones acotadas por los límites de fases. El líquido L es una disolución líquida homogénea compuesta de cobre y níquel. La fase α es una disolución sólida sustitucional que consiste de átomos de Cu y Ni, de estructura cúbica de caras centrada. A temperaturas inferiores a 1080°C, el Cu y el Ni son mutuamente solubles en estado sólido para todas las composiciones, razón por la cual el sistema se denomina isomorfo. El calentamiento del cobre puro corresponde al desplazamiento vertical hacia arriba en el eje izquierdo de temperaturas. El cobre permanecerá solido hasta que alcance su temperatura de fusión (1085°C), en donde ocurrirá la transformación de sólido a líquido. La temperatura no se incrementará hasta tanto no termine la fusión completa de todo el sólido. En una composición diferente a la de los componentes puros, la fusión  ocurrirá en un intervalo de temperaturas entre liquidos y solidos. Ambas fases (sólido y líquido) estarán en equilibrio dentro de este intervalo de temperaturas.