Alótropos de titanio: definición y ejemplos

Alótropos

El carbón y los diamantes parecen muy diferentes. El carbón vegetal es bastante barato de comprar, o simplemente puede ir a quemar un tronco y hacer carbón fácilmente. Los diamantes, por otro lado, son muy caros y no se puede hacer simplemente tostando malvaviscos. Sin embargo, en el nivel molecular, el carbón y los diamantes son iguales químicamente, solo que son diferentes en la forma física, lo que los convierte en alótropos.

Un alótropo es una forma física diferente del mismo elemento. Es una locura pensar que el grafito, el carbón y los diamantes son exactamente el mismo elemento: carbono. Todos estos son simplemente arreglos diferentes de las moléculas de carbono. En otras palabras, estos son alótropos de carbono. El titanio tiene dos alótropos, con un tercero que es una mezcla entre los dos alótropos definidos. Estos dos alótropos son alfa y beta, con una mezcla alfa-beta.

Titanio

El titanio se usa porque es fuerte y al mismo tiempo liviano. De hecho, es un poco más resistente que el acero, pero mucho más ligero. Esta fuerza y ​​ligereza lo hace popular en joyería, implantes quirúrgicos y prótesis. También es altamente resistente a la corrosión, incluso en agua salada, lo que lo hace popular para aplicaciones marinas como motores de embarcaciones.

Titanio alfa

Las moléculas de titanio en alfa titanio forman una forma empaquetada hexagonal. En otras palabras, una molécula central de titanio estará rodeada por otras seis moléculas, formando un hexágono. Cada hexágono se empaquetará junto con otros hexágonos:

La estructura de alfa titanio forma hexágonos empaquetados

El alfa titanio se forma a temperatura ambiente, aunque puede fortalecerse mediante tratamiento térmico. El alfa titanio es el menos fuerte de los tres alótropos (aleaciones), pero tiene la mayor resistencia a la corrosión y puede funcionar mejor a temperaturas criogénicas (muy frías). También tiene una resistencia a la fluencia a temperaturas muy altas, lo que significa que incluso a altas temperaturas la forma del metal no cambiará. El alfa titanio también tiene una ductilidad decente (la capacidad de deformarse).

Pero, espere, la forma no cambiará a altas temperaturas, pero se puede deformar fácilmente, ¿cómo funciona esto? La fluencia se refiere a la resistencia de un material para mantener su forma incluso a altas temperaturas, mientras que la ductilidad se refiere a la capacidad de deformar un material tirando y estirándolo. La diferencia tiene que ver con el tipo de tensión que se ejerce sobre el material.

Titanio beta

Las moléculas de titanio en beta titanio forman un cuerpo cúbico centrado. En otras palabras, hay una molécula central rodeada por cuatro moléculas en la parte superior y cuatro en la parte inferior, formando un cubo (como un bloque):

La estructura de titanio beta forma un cubo

El titanio beta se forma a temperaturas superiores a 1621 ° F. El titanio beta es la más fuerte de las tres aleaciones y puede funcionar a temperaturas muy altas. Puede transformarse en casi cualquier cosa mediante soldadura y un tratamiento de solución. A menudo se usa para formar láminas o sujetadores.

Titanio alfa-beta

El alótropo de titanio alfa-beta toma algunas formas alfa y beta y las combina para utilizar las cualidades de cada una.

El titanio alfa-beta cambiará sus propiedades según el porcentaje de cada aleación en la mezcla, y la temperatura a la que se forma cambiará la cantidad en la mezcla. Las temperaturas más altas formarán un porcentaje más alto de beta, mientras que las temperaturas más bajas formarán un porcentaje más alto de alfa.

Resumen de la lección

El titanio es un elemento fuerte y ligero. Tiene dos alótropos , o formas físicas de su disposición molecular, con una tercera mezcla entre los dos. Estos son alfa titanio , alfa-beta titanio y beta-titanio . Sus diferentes propiedades se resumen en esta tabla: