METALES Y SUS PROPIEDADES AL ESTADOLQUIDO El mercurio funde a 39C. El cesio a 28.4C y galio a 29.8C.Cambio de volumen/Variacin del N de coordinacin/Variacin de entropa.Cuando el metal pasa al estado lquido, su estructura cristalina sufre modificaciones en su ordenamiento. Los paquetes cristalinos se desordenan y adquieren una distribucin al azarPara determinar la estructura de los metales lquidos, se requiere de hacer la medicin de la difraccin y electrones, por medio de rayos X". (intensidad de radiacin difractada)EFECTO DE LA TEMPERATURA sobre los patrones de difraccin, es la de reducir y ensanchar los puntos mximos de empaquetamiento. Los metales "verdaderos" (los estrechamente empaquetados) se expanden en ms o menos un 3 %, en el momento de la fusin. El incremento en la expansin trmica durante la fusin puede atribuirse a la creacin de ms espacios libres cuando se incrementa la temperatura. Los orificios existen a lo largo de un amplio espectro de tamaos que dependen de la presin y la temperatura. Cuando un metal alcanza la temperatura de ebullicin o es sobrecalentado, se asume la existencia de orificios grandes que justifican la nucleacin homognea del vapor en un lquido sobrecalentado. ESTRUCTURA DE LAS ALEACIONES AL ESTADO LIQUIDO Al estado lquido, las distancias interatmicas muestran una difraccin similar al del elemento puro, cuando el contenido del aleante es bajo.A un mayor contenido de Sn, la distancia interatmica disminuye. Kubascheswsqui demostr que pueden relacionarse la disminucin de los tamaos interatmicos y del volumen molar, tambin demostr la disminucin del tamao mximo con el calor de la mezcla: AHmax = C(XAHA+XBHB)Vmax.- XA y XB, son las fracciones molares /HA yHB, son los calores de vaporizacin /C es una constante /Vmax es la relacin de los volmenes atmicos. ESTRUCTURA DE SALES FUNDIDAS En los niveles energticos se asume que los cationes de sales fundidas forman iones, los que estn rodeados de aniones.Las distancias interatmicas y los nmeros de coordinacin para algunos haluros lquidos, en ella se puede notar que la separacin anin - catin es 0,27 A menor que los metales puros y en la mayora de los casos el nmero de coordinacin tambin es menor.Los cambios de volumen molar y entropa, se da desde el 2 % a 25 % o en casos excepcionales es mucho mayor, de esta expansin un 2 % se atribuye a una expansin en la fusin, el mayor aumento de volumen se centraliza en la vibracin de los iones despus de la fusin.PROPIEDADES DE LOS METALES LQUIDOSLos metales, aleaciones y sales, al estado lquido, se comportan como cualquier lquido, cumpliendo con las leyes de la hidrulica y de los fluidos:: Difusividad/Viscosidad/Tensin superficial/ConductividadFUNDAMENTOS DE LA DIFUSINSon los fenmenos de transporte de masa asociados a un gradiente de concentracin.La difusin y transferencia de masa cambia la composicin de soluciones y mezclas mediante mtodos que no implican necesariamente reacciones qumicas y se caracteriza por transferir una sustancia a travs de otra u otras a escala molecular.El mecanismo de transferencia de masa, depende de la dinmica del sistema en que se lleva acabo. Molecular: La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos (movimiento individual de las molculas), debido a una diferencia de concentraciones. Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efecte en rgimen laminar o turbulento. DIFUSIN Y TEMPERATURA la energa de activacin se considera como la energa requerida por un tomo para "saltar" hacia un orificio vecino substancial. Energa de activacin de los metales al estado puro, esta no es vlida para aleaciones o sales: Ea=3.74Tm. VISCOSIDAD Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Viscosidad dinmica al rozamiento interno desarrollado, cuando una parte del fluido se mueve relativamente a una parte adyacente. La viscosidad dinmica de los metales al estado lquido, esta en un rango de 1 4 cP, a temperaturas cercanas al punto de fusin. VISCOSIDAD Y TEMPERATURA La variacin de la viscosidad con la temperatura a presin constante, generalmente se expresa en trminos de energa de activacin. La similitud de valores de energa de activacin para difusividad y para viscosidad sugiere que los efectos de difusin y viscosidad dependen de movimientos similares, en este caso, el movimiento de los tomos con respecto de uno con el otro. LA LEY STOKES - EINSTEIN (VISCOSIDAD Y DIFUSIVIDAD) En los procesos de fusin, se tiene una estrecha relacin entre la difusividad y la viscosidad, para partculas suficientemente grandes y que se presentan en un medio continuo de movimiento.TENSIN SUPERFICIAL La atraccin mutua que se ejerce entre las molculas de los lquidos, tienen valor cuando estn muy prximas unas de otras. Cuando esta atraccin es en una molcula de la superficie, y no hay una fuerza que la atraiga hacia afuera, entonces se tiene una fuerza que la atrae hacia el interior del lquido y tiende a reducir su superficie.FENMENO DE LA CAPILARIDAD se define por la tensin superficial y por el valor de la relacin entre el mdulo de la fuerza de adhesin entre lquido y slido con el mdulo de la fuerza de cohesin del lquido. Los metales lquidos son notables por su alta tensin superficial.Con tensiones superficiales elevadas, los metales lquidos no mojan la superficie con las que estn en contacto.En casos que exista una presin que sea mayor al valor de la tensin superficial, puede producirse la penetracin del metal y con una velocidad bastante alta por tener una baja viscosidad. TENSIN SUPERFICIAL Y TEMPERATURA Etvos, relacion el valor de tensin superficial con el peso atmico y la temperatura de fusin. A medida que se incrementa la temperatura la tensin superficial disminuye en los metales lquidos puros, hasta hacerse igual a cero en la temperatura crtica. Temperatura crtica se considera a la temperatura a la cual licua un gas. Ramsay - Shields, relaciono la dependencia anterior. CONDUCTIVIDAD ELCTRICA es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente elctrica a travs de s, facilidad con la que los electrones pueden pasar por l.Los metales conducen fcilmente la corriente elctrica, en estado slido y fundidos, ya que los electrones se desplazan con facilidad.La conductividad elctrica se debe a la presencia de una banda de valencia no saturada de electrones en la estructura atmica o traslapada con bandas superiores vacas; esto permite que los electrones de esta banda pasen fcilmente de un tomo a otro por efecto de un campo elctrico.La conductancia a presin constante aumenta con el incremento de la temperatura, porque el proceso de difusin, baja un gradiente de potencial y requiere de alguna forma de energa de activacin. Ec. Arrenhius A = Ao e - EA/RTLa conduccin elctrica en los metales fundidos, se da por migracin directa de tomos o electrones a travs del seno del lquido, bajo la influencia de una gradiente de potencial; esta conduccin se debe ms que nada a la vibracinCONDUCTIVIDAD TRMICA Es la capacidad de transferir la energa cintica de sus molculas a otras molculas adyacentes o a substancias con las que est en contacto. La conductividad trmica es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los polmeros, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, que se denominan por eso aislantes trmicos.En los metales lquidos, los electrones quedan libres para moverse a travs de la configuracin, cuando estn excitados a un nivel superior de energa dentro de la banda.Si la banda de mayor energa que est ocupada no est completamente llena, los electrones pueden ser excitados desde el nivel de energa inferior al nivel superior de energa mediante el suministro de una cantidad muy pequea de energa porque orbitales vacantes se encuentran justo por encima de los orbitales ocupados de mayor energa. PROPIEDADES DE LAS ALEACIONES, SALES Y OTROS COMPUESTOS: DIFUSIVIDAD En las aleaciones es posible medir tanto los coeficientes de autodifusin, D*, mediante tcnicas isotpicas, como los coeficientes de interdifusin en presencia de los gradientes de composicin. VISCOSIDAD vara con la composicin, en el caso de aleaciones que forman compuestos de fusin las isotermas de viscosidad puede mostrar un mximo ms o menos la secuencia de la composicin de la aleacin, por lo general el valor de viscosidad se acerca al del metal puro y cuando se acerca a la temperatura eutctica el valor de viscosidad es el mnimo respecto a toda la aleacin.La existencia de un compuesto fundido, necesariamente conlleva a tenerse una serie de fuerzas interatmicas, entonces cuando el punto de fusin tiene un pico alto en la mezcla es de esperar que el valor de viscosidad sea el mximo. En muchos casos si el punto de fusin de la mezcla es mayor que la de los metales puros, la isoterma de viscosidad va ha incrementarse. TENSIN SUPERFICIAL Cuando se tiene dos elementos metlicos u otros elementos solubilizados la tensin superficial disminuye marcadamente por la sustancia ms activa en la superficie.Muchos solutos en metales lquidos son activos en superficie, especialmente el oxgeno, azufre, selenio y telurio.Los metales en soluto son generalmente menos activos en superficie que los no metales. En el caso del hierro los metales como: Cu, Ti, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Pd, Pt no tienen efecto apreciable.Los metales alcalinos son muy activos en mercurio, y estao a pesar de su calor relativamente bajo de solucin. CONDUCTIVIDAD ELCTRICA Cuando se hace circular una corriente elctrica a travs de una aleacin el componente con mayor resistividad en estado puro tiende a concentrarse hacia el nodo y el de resistividad ms baja se concentra hacia el ctodo.Este mismo criterio se tiene respecto al peso atmico, es decir que el metal ms ligero se concentra en el ctodo.En el grupo de los xidos el efecto del movimiento de electrones es pequeo, dado que el movimiento es inico, de ah que los xidos de enlace inico tienen mayor conductividad que los xidos de enlace covalente.En los sulfuros la conductividad se incrementa cuando aumenta el contenido de azufre.Las propiedades de transporte de sales fundidas a altas temperaturas son cruciales para el diseo eficiente de los equipos industriales y procesos qumicos que afecten a estos materiales.