jueves, 20 de agosto de 2009

ISOMORFISMO, POLIMORFISMO Y ALOTROPÍA

Hay elementos y compuestos que pueden presentar distintas estructuras cristalinas dependiendo de la presión y temperatura a la que estén expuestos.
Así tendremos :

Isomorfismo: Se llaman materiales isomorfos a aquellos sólidos que teniendo el mismo sistema de cristalización, tienen distinta composición de elementos químicos.


Polimorfismo: Capacidad de un material sólido de existir en más de una estructura cristalina, todas ellas con la misma composición de elementos químicos.


Alotropía . Cuando las sustancias polimorfas son elementos puros y los estados que toman en diferente red espacial se denominan estados alotrópicos.


Grafito f

Diamante


El diamante y el grafito son dos alótropos del carbono: formas puras del mismo elemento, pero que difieren en estructura.

La ferrita o hierro α, el hierro ß, el hierro γ o austenita y el hierro δ son estados alotrópicos del hierro.

Las propiedades alotrópicas se presentan en elementos que tienen una misma composición, pero aspectos diferentes; por lo tanto, la propiedad debe observarse en el mismo estado de agregación de la materia y es característico del estado sólido.

La explicación de las diferencias que presentan en sus propiedades se ha encontrado en la disposición de los átomos de carbono en el espacio.

Por ejemplo, en los cristales de diamante, cada átomo de carbono está unido a cuatro átomos de carbono vecinos, adoptando una ordenación en forma de tetraedro que le confiere una particular dureza.

En el grafito, los átomos de carbono están dispuestos en capas superpuestas y en cada capa ocupan los vértices de hexágonos regulares imaginarios.

De este modo, cada átomo está unido a tres de la misma capa con más intensidad y a uno de la capa próxima en forma más débil. Esto explica porqué el grafito es blando y untuoso al tacto.

La mina de grafito de un lápiz forma el trazo porque, al desplazarse sobre el papel, se adhiere a éste una pequeña capa de grafito.

El diamante y el grafito, por ser dos sustancias simples diferentes, sólidas, constituidas por átomos de carbono reciben la denominación de variedades alotrópicas del elemento carbono.


En la figura se observa las formas alotrópicas del hierro sólido, BCC y FCC, a distintas temperaturas:
Hierro α, ferrita: existe desde -273 ºC a 768 ºC y cristaliza en BCC.
Hierro ß: existe desde 768 ºC a 910 ºC y cristaliza en BCC.
Hierro γ, austenita: existe desde 910 ºC a 1400 ºC y cristaliza en FCC.
Hierro δ: existe desde 1400 ºC hasta su punto de fusión 1539 ºC y cristaliza en BCC, pero con la arista de la celda unidad más grande.


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