Rodrigo Ricardo

Solución sólida sustitutiva: definición, reglas y ejemplos

Publicado el 18 marzo, 2022

Plata esterlina

Todos hemos oído hablar de la plata esterlina. Lo puedes encontrar en muchas cosas, como joyas y platería fina. Mucha gente piensa que la plata esterlina es plata pura. Sin embargo, en realidad, es una aleación , que es una mezcla metálica que contiene plata y cobre.

Puede pensar que los mejores cubiertos estarían hechos de plata pura, pero esto es poco probable, porque la plata pura es extremadamente suave. Si tuviera un cuchillo de plata pura, probablemente se desafilaría rápidamente e incluso podría doblarse cuando lo use para cortar algo.

La plata esterlina, por otro lado, es mucho más dura porque la adición de cobre hace que la plata sea más fuerte. Por lo tanto, la mayoría de las joyas y platería de plata están hechas de plata esterlina.

Solución Sólida Sustitutiva

Digamos que agregamos un átomo de cobre a la plata pura. Este átomo de cobre llenará el espacio que de otro modo se llenaría con un átomo de plata. Una solución sólida de sustitución es una mezcla de dos tipos de átomos en la que un átomo puede reemplazar al otro tipo de átomo. La plata esterlina es uno de los muchos ejemplos de soluciones sólidas de sustitución.

Reglas de Hume-Rothery

Para que dos tipos de átomos se mezclen para formar una solución sólida de sustitución, como la plata esterlina, los dos átomos deben ser similares. Las diferencias pueden hacer que los átomos se separen en lugar de mezclarse. Las reglas de Hume-Rothery especifican que las siguientes propiedades deben ser similares para que dos átomos se mezclen para formar una solución sólida de sustitución:

  1. Tamaño atómico: Los tamaños de los dos átomos deben ser similares. De lo contrario, un átomo no puede ocupar fácilmente una posición destinada al otro átomo.
  2. Estructura cristalina: Los dos átomos deben cristalizar de la misma manera. Si los dos átomos cristalizaran de diferentes maneras, sería difícil que un átomo sustituyera al otro.
  3. Electronegatividad: La electronegatividad es una medida de la capacidad de un átomo para atraer electrones. Para que los átomos formen una solución sólida de sustitución, los átomos deben tener electronegatividades similares. Si las electronegatividades son demasiado diferentes, un átomo robará electrones del otro.
  4. Valencia: La valencia es una medida de la capacidad de un átomo para combinarse con otros átomos. Para mezclarse completamente entre sí, los dos átomos deben tener valencias iguales o similares.

Ejemplos

Las Reglas de Hume-Rothery que acabamos de analizar pueden ayudar a explicar por qué la plata esterlina es una solución sólida sustitutiva. Veamos estas reglas y cómo se aplican a nuestro ejemplo de plata esterlina con un poco más de detalle.

  1. Tamaño atómico: los radios atómicos de la plata (165 pm) y el cobre (145 pm) son similares, por lo que es bastante fácil que un átomo de cobre ocupe el lugar de un átomo de plata.
  2. Estructura cristalina: la plata y el cobre tienen estructuras cristalinas cúbicas centradas en las caras.
  3. Electronegatividad: Las electronegatividades de la plata (1,9) y el cobre (1,9) son las mismas, por lo que los electrones no se transferirán de un átomo a otro.
  4. Valencia: Tanto la plata como el cobre tienen una valencia de 2.

Como era de esperar, la plata y el cobre cumplen con todas las Reglas de Hume-Rothery enumeradas; por lo tanto, deben mezclarse para formar una solución sólida de sustitución.

Aquí hay un par de ejemplos más.

Latón

El latón es una aleación de cobre y zinc. Debido a su aspecto dorado brillante, a menudo se usa en decoraciones. Muchos instrumentos musicales también están hechos de latón debido a su capacidad para moldearse fácilmente, su resistencia a la corrosión y sus buenas propiedades acústicas.

Aleaciones de cobre-níquel

Las mezclas de cobre y níquel forman soluciones sólidas sustitutivas que son muy resistentes a la corrosión. Por lo tanto, a veces se usan en cascos de barcos y monedas.

Resumen de la lección

Muy bien, ahora tomemos un momento o dos para repasar. En esta lección, aprendimos que las soluciones sólidas de sustitución son mezclas de átomos en las que un átomo puede tomar el lugar de otro átomo.

Las reglas de Hume-Rothery nos ayudan a predecir si dos átomos formarán o no una solución sólida de sustitución. Estas reglas establecen que dos átomos deben tener tamaños atómicos, estructuras cristalinas, electronegatividades (que son medidas de la capacidad de un átomo para atraer electrones) y valencias (que son medidas de la capacidad de un átomo para combinarse con otros átomos) similares para formar átomos de sustitución. soluciones sólidas.

La plata esterlina es una solución sólida de sustitución de átomos de plata y cobre. Otros ejemplos importantes incluyen aleaciones de latón y cobre-níquel.

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