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Regístrate gratisEl acero es una aleación de hierro y ______.
La banda que corresponde a los orbitales llenos en un enlace metálico se denomina banda ______.
¿Verdadero o falso?: Los sólidos metálicos se consideran maleables y dúctiles.
¿Cuál de los siguientes metales forma enlaces metálicos más fuertes?
¿Cuál de los siguientes metales forma enlaces metálicos más débiles?
¿Cuál de las siguientes no es una característica de un metal?
¿Verdadero o falso?: Los sólidos metálicos están distribuidos en una red cristalina.
La banda que corresponde a los orbitales vacíos en un enlace metálico se denomina banda ______.
Un enlace metálico se forma entre un metal y un ______.
¿Cómo se llama la propiedad de los metales que les permite estirarse en forma de alambres?
¿Cuál de los siguientes sólidos forma enlaces metálicos?
El acero es una aleación de hierro y ______.
La banda que corresponde a los orbitales llenos en un enlace metálico se denomina banda ______.
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Si tienes una pieza de joyería hecha de plata pura u oro, ¡tienes un sólido metálico en tus manos!
Los sólidos metálicos son exactamente lo que su nombre indica: un sólido formado únicamente por átomos de metal. Piénsalo como un club exclusivo de solo metales: solo puedes ser miembro de este club si estás hecho completamente de átomos de metal.
Los sólidos metálicos son compuestos formados íntegramente por átomos de metal, que se mantienen unidos mediante enlaces metálicos.
El enlace metálico es un tipo de fuerza de atracción intramolecular, que se produce entre una red de iones positivos y un mar de electrones deslocalizados.
¿Necesitas un repaso de los enlaces metálicos?: consulta nuestro artículo titulado Enlace metálico.
Cuando se trata de sólidos, hay dos categorías que debes recordar: los sólidos amorfos y los sólidos cristalinos.
A diferencia de otros tipos de sólidos, los sólidos amorfos no tienen una forma estructurada; por esto, lucen desordenados. Los sólidos amorfos son frágiles y pueden conducir la electricidad.
Un buen ejemplo de un sólido amorfo es el vidrio, que está hecho de silice y diferentes sustancias, como B2O3 o K2O. Para sintetizar vidrio, primero necesitamos que los componentes sean calentados hasta superar sus puntos de ebullición y, luego que, se enfrían rápidamente.
El caso de un sólido amorfo, que además esté compuesto por átomos de un elemento metálico, se conoce también como vidrio metálico.
Estas propiedades, en particular las mecánicas, hacen que los vidrios metálicos sean utilizados en la industria de la aviación.
Los sólidos cristalinos son los que tienen una estructura bien organizada, a diferencia de los sólidos amorfos.
Los sólidos metálicos son un tipo de sólido cristalino, por lo que su estructura se organiza en una red cristalina. Esta red cristalina está formada por iones positivos y electrones libres, que también se conocen como un mar de electrones deslocalizados.
¿Qué significa esto exactamente? Veamos un dibujo que muestra la estructura de la red de un metal de sodio (Na).
Fig. 1- Sodio Metal.
Fíjate en que hay muchos electrones libres que rodean a los átomos de sodio, y las fuerzas de atracción entre los cationes Na+ y el mar de electrones deslocalizados son las que mantienen muy juntos a estos átomos metálicos idénticos.
Algunos ejemplos comunes de sólidos metálicos son el aluminio (Al) metálico y el potasio (K) metálico:
El aluminio (Al) es un metal del grupo 13 (también llamado IIIA en algunas tablas periódicas). Tiene un punto de fusión elevado de 660,32 °C y una estructura cristalina cúbica centrada en la cara.
El potasio (K) es un metal del grupo 1 y tiene un punto de fusión de 63,38 °C. El potasio tiene una estructura de red cristalina cúbica centrada en el cuerpo.
¿No está seguro de lo que significa una estructura de red cúbica centrada en la cara o en el cuerpo? ¡No te preocupes, no vas a necesitar saberlo para la selectividad!
Antes de entrar en las propiedades de los sólidos metálicos, repasemos la tendencia periódica de los metales:
Recuerda que, excepto el mercurio (Hg), los metales son sólidos a temperatura ambiente.
Fig. 3- Tabla periódica de los elementos que muestra los metales, no metales y metaloides
Podemos describir los elementos como buenos o malos metales, en función de su carácter metálico; también, por cuánto siguen las propiedades de los metales. En la tabla periódica, los caracteres metálicos tienden a aumentar de derecha a izquierda, y hacia abajo en un grupo —algo así como la electronegatividad, si lo recuerdas—.
¿Tal vez estén relacionados de alguna manera? Pista: ¡Sí!
La mejor manera de recordar la tendencia periódica de los caracteres metálicos es viendo un ejemplo.
¿Cuál de los siguientes metales tendrá el carácter metálico más fuerte: Cs, Ba, Fe o Na?
Observando la tabla periódica, ahora sabemos que los elementos que están a la izquierda y abajo de la tabla mostrarán un carácter metálico más fuerte. En este caso, el Cs tendrá el carácter metálico más fuerte, y el orden de carácter metálico creciente sería: Fe < Ba < Na < Cs
Las propiedades generales de los sólidos metálicos son:
Vamos a desglosar cada una de estas propiedades, para entenderlas mejor.
Cuando se funde un cristal metálico, su red cristalina se rompe y las moléculas pasan al estado líquido.
El punto de fusión es la temperatura a la que un sólido se convierte en líquido. Cuando un sólido alcanza su punto de fusión, la temperatura se mantiene constante, hasta que el sólido cristalino se funde completamente y se convierte en líquido.
Aunque los sólidos metálicos suelen tener puntos de fusión altos, algunos de ellos (como los metales alcalinos —grupo 1—), tienen en realidad puntos de fusión bajos. Los sólidos metálicos tienen puntos de fusión distintos para cada metal.
¿Sabías que el metal Tungsteno tiene uno de los puntos de fusión más altos conocidos por los químicos? El punto de fusión de una red cúbica centrada en el cuerpo del tungsteno es de unos 3400 °C; mientras que otro metal, el mercurio, ya es un líquido a -38 °C. Además, entre los sólidos metálicos se puede encontrar, básicamente, cualquier cosa intermedia, ya que tienen puntos de fusión muy diversos.
Los sólidos metálicos son buenos conductores de la electricidad y el calor, debido a sus electrones deslocalizados, que pueden moverse libremente y transmitir cargas eléctricas.
La capacidad de los cristales metálicos para conducir el calor es la razón por la que la mayoría de los utensilios de cocina están hechos de algún tipo de metal, ya que sus electrones deslocalizados pueden adquirir y transferir el calor más rápidamente.
Un experimento muy interesante realizado por científicos demostró que si se añade una gota de una mezcla de sodio (Na) y potasio (K) al agua (H2O), ¡el agua se convertirá en un material metálico de color dorado! Esto sucede porque tomará prestado el electrón más externo de ambos metales del grupo 1.
Los sólidos metálicos se consideran maleables y dúctiles.
¿Por qué el cobre (Cu) es una gran elección de metal para hacer el cableado eléctrico? Por la capacidad del cobre de conducir la electricidad y, también, porque es dúctil y puede moldearse en forma de cable.
Por ejemplo, el oro puede martillearse en finas hojas de oro, que se utilizan mucho en decoración. Y, por si esto no fuera lo suficientemente interesante, ahora puedes incluso comprar láminas de oro para utilizarlas la próxima vez que cocines tu plato favorito.
¿Por qué brillan los metales? De nuevo, todo se reduce a los electrones deslocalizados que los sólidos metálicos tienen en su estructura. Los metales son lustrosos (brillantes) porque los electrones deslocalizados pueden reflejar la luz.
Se denomina aleación a una sustancia formada por una mezcla de elementos y que tiene propiedades metálicas.
Cuando se combinan diferentes metales, se crea una aleación metálica, que también tiene enlace metálico. Las aleaciones pueden ser intersticiales o sustitutivas.
Los registros históricos nos ha demostrado que las diferentes combinaciones de elementos metálicos permiten el descubrimiento de materiales con propiedades cada vez más duraderas, fuertes y tolerantes al desgaste. Por eso, han sido uno de los pilares que han impulsado el desarrollo de la sociedad —desde dispositivos tecnológicos de tamaños imperceptibles para el ojo humano, hasta las estructuras de monumentos que han permanecido erguidos por décadas, como la torre Eiffel en París o la estatua de la libertad en Estados Unidos—.
Las principales propiedades que se pretende mejorar con el descubrimiento de nuevos materiales metálicos son propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y fácil disponibilidad de los elementos constituyentes. Para lograr esta mejora, los científicos buscan crear materiales a partir de diferentes concentraciones de sus elementos base y la organización de diferentes maneras de la estructura cristalina del material (cambios de fase en estado sólido).
Algunos de los materiales metálicos que se han desarrollado desde el siglo XVIII son: el acero, las aleaciones de aluminio y las superaleaciones.
Referencias
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., Stoltzfus, M., & Lufaso, M. W. (2018). Química: La ciencia central (13ª ed.). Harlow, Reino Unido: Pearson.
Swanson, J. W. (2020). Everything you need to Ace Chemistry in one big fat notebook. Workman Pub.
Malone, L. J., Dolter, T. O., & Gentemann, S. (2013). Conceptos básicos de química (8ª ed.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
https://media.nature.com/original/magazine-assets/d41586-021-02065-w/d41586-021-02065-w.pdf
1Mijangos, C., Serafín, J. (2007). Nuevos materiales en la sociedad del siglo XXI. Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
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¿Qué son los vidrios metálicos y cuál es su uso?
El caso de un sólido amorfo, que a demás esté compuesto por átomos de un elemento metálico, se conoce también como vidrio metálico.
Los vidrios metálicos tienen importancia industrial debido a sus propiedades mecánicas y que son materiales que tienen una alta resistencia mecánica, aunque tienen una baja tolerancia a la fatiga. En cuanto a sus propiedades magnéticas, son fácilmente magnetizables ya que la falta de cristalinidad permite que las paredes de dominio se trasladen con más facilidad. Estas propiedades (en particular, las mecánicas) hacen que los vidrios metálicos sean utilizados en la industria de la aviación.
¿Cuáles son los cristales metálicos y algunos ejemplos?
Los cristales metálicos son un tipo de sólido cristalino, por lo que su estructura se organiza en una red cristalina. En los sólidos metálicos, la red cristalina está formada por iones positivos y electrones libres que también se conocen como un mar de electrones deslocalizados.
Algunos ejemplos comunes de sólidos metálicos son: el aluminio (Al) metálico y el potasio (K) metálico.
El aluminio (Al) es un metal del grupo 13 (también llamado IIIA en algunas tablas periódicas). Tiene un punto de fusión elevado de 660,32 °C y una estructura cristalina cúbica centrada en la cara.
El potasio (K) es un metal del grupo 1 y tiene un punto de fusión de 63,38 °C. El potasio tiene una estructura de red cristalina cúbica centrada en el cuerpo.
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Lily Hulatt es una especialista en contenido digital con más de tres años de experiencia en estrategia de contenido y diseño curricular. Obtuvo su doctorado en Literatura Inglesa en la Universidad de Durham en 2022, enseñó en el Departamento de Estudios Ingleses de la Universidad de Durham y ha contribuido a varias publicaciones. Lily se especializa en Literatura Inglesa, Lengua Inglesa, Historia y Filosofía.
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Gabriel Freitas es un ingeniero en inteligencia artificial con una sólida experiencia en desarrollo de software, algoritmos de aprendizaje automático e IA generativa, incluidas aplicaciones de grandes modelos de lenguaje (LLM). Graduado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de São Paulo, actualmente cursa una maestría en Ingeniería Informática en la Universidad de Campinas, especializándose en temas de aprendizaje automático. Gabriel tiene una sólida formación en ingeniería de software y ha trabajado en proyectos que involucran visión por computadora, IA integrada y aplicaciones LLM.
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