Propiedades Ópticas de Metales

Propiedades ópticas de metales •Los metales metales son opacos porque la radiación radiación incidente incidente que tiene frecuenc frecuencias ias dentr dentro o del intervalo interv alo visible visible excita a los electrones electrones hacia estados estados de energ energía ía desoc desocupad upados os arriba del nivel de Fermi. Por lo lo tanto la radiación incidente es absorbida por el metal. •La absorción absorción total se lleva a cabo dentro de la capa más externa externa (!."micra#$ (!."micra#$ pelí películas culas metálicas menores a !." micras pueden transmitir la lu% visible. •Los metales absorben todas las las frecuencias de la lu% visible debido debido al continuo de estados desocupados que permiten las transiciones. •La ma&or parte parte de la radiación absorbid absorbida a se reemite desde desde la superficie superficie en forma de lu% visible de la misma longitud de onda  lu% refle'ada. 

Propiedades agn)ticas *rigen del magnetismo+ movimiento de espín de los n,cleos atómicos & movimientos orbital & de espín de los electrones. •

Susceptibilidad Susceptibilid ad magnética magnética++ car caract acterí erísti stica ca de cad cada a sus sustan tancia cia.. -e pue puede de med medir ir directamente.  partir de su valor se puede obtener el momento magn)tico de un átomo o ión.

-usceptibilid -usceptib ilidad ad magn) magn)tica+ tica+ fuer%a del campo#

(/+ inte intensida nsidad d de magne magneti%ac ti%ación$ ión$ 0+

o

-usceptibilidad -usceptibilid ad específica+

(r+ densidad#

o

-usceptibilidad -usceptibilid ad molar+

o

•

(+ peso molecular#

  Diamagnetismo: Las sust sustancia ancias s diamag diamagn)ti n)ticas cas care carecen cen de moment momento o magn) magn)tico tico permanente. 1s una propiedad general de la materia. -ólo se presenta si se aplica un campo magn)tico. -e presenta en forma aislada en el caso de especies químicas con todos los electrones apareados.

1l origen están en la interacción entre el momento magn)tico inducido de cada electrón & el campo aplicado. 1s negativa porque las líneas de fuer%a de los dipolos inducidos cancelan algunas líneas de fuer%a debida al campo aplicado.

2 aumenta con el tama3o de átomo & con el n,mero de electrones. 1s independiente de la agitación t)rmica. lgunos cristales diamagn)ticos muestran anisotropía magn)tica$ &a que c depende de la dirección relativa a los e'es. plicaciones+ determinaciones estructurales & corrección del paramagnetismo. •

  Paramagnetismo: -e presenta en especies químicas que poseen alg,n electrón desapareado & poseen momento magn)tico permanente. l aplicar un campo magn)tico externo$ el momento magn)tico tiene el mismo sentido que el campo

1l momento magn)tico permanente de las especies paramagn)ticas es suma de dos contribuciones$ una debida al espín & o tra orbital.

. 1s inversamente proporcional a la temperatura. La agitación t)rmica se opone a la orientación de los dipolos. La susceptibilidad magn)tica molar de líquidos sólidos se mide mediante la t)cnica de 4uo&. La muestra es suspendida del bra%o de una balan%a en tal forma que quede situada entre los polos de un electroimán. -e aplica un campo magn)tico. 5onociendo la diferencia de pesos antes & despu)s de aplicar el campo & la sección de la muestra se obtiene la susceptibilidad. plicaciones+ se puede conocer el n,mero de electrones desapareados para estudiar los comple'os de los metales de transición. Las medidas son sencillas de hacer.

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  Paramagnetismo independiente de la temperatura (PIT)): . 1s el paramagnetismo de alta frecuencia de 6an 6lec7. -e presenta en el caso de especies químicas que en su estado fundamental pueden poseer o no electrones desapareados.

l aplicar un campo magn)tico externo se producen cambios en el estado fundamental por distorsión de la distribución electrónica de un orbital. -e me%cla con estados de energía más alta$ induci)ndose una susceptibilidad que disminu&e con el aumento de la diferencia de energía entre los estados.

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  Ferromagnetismo+ -e asocia con interacciones cooperativas entre átomos individuales$ los cuales tienden a alinear sus momentos magn)ticos paralelos entre sí. La teoría de 8eiss supone a las sustancias ferromagn)ticas divididas en un gran n,mero de dominios elementales que act,an como iones permanentes dando lugar a una imanación dirigida en determinadas direcciones.

La p)rdida por completo de ese magnetismo solo se consigue aplicando un campo en sentido contrario que sea igual al campo coercitivo. •

  Antiferromagnetismo+ Los momentos magn)ticos atómicos se alinean en forma antiparalela alternadamente. 0asta una cierta temperatura la susceptibilidad aumenta debido a la agitación t)rmica. Por encima de dicha temperatura$ el paramagnetismo normal reempla%a al antiferromagnetismo

9 Ferrimagnetismo+ La magneti%ación de los materiales ferrimagn)ticos es menos que para los ferromagn)ticos. -e presenta en la magnetita. ientras que los iones Fe:; cancelan sus espines entre si$ para los iones Fe<; se alinean los espines.

5oeficiente =e =ilatación >unta de dilatación de un puente. -i estas 'untas no se constru&esen$ la dilatación t)rmica de los materiales cuando aumentase la temperatura generaría unos esfuer%os tan grandes que fracturarían el puente. Para calcular estas 'untas se necesita conocer el coeficiente de dilatación t)rmica. =e forma general$ durante una transferencia de calor$ la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. 5uando la energía almacenada aumenta$ tambi)n lo hace la longitud de estos enlaces. sí$ los sólidos normalmente se expanden al calentarse & se contraen al enfriarse2" este comportamiento de respuesta ante la temperatura se expresa mediante el coeficiente de dilatación t)rmica (típicamente expresado en unidades de ?5 9"#+

Sólidos Para sólidos$ el tipo de coeficiente de dilatación más com,nmente usado es el coeficiente de dilatación lineal @ L. Para una dimensión lineal cualquiera$ se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes & despu)s de cierto cambio de temperatura$ como+

Puede ser usada para abreviar este coeficiente$ tanto la letra griega alfa lambda

como la letra

.

Térmica =ilatación$ por lo general$ la materia se dilata al calentar & se contrae al enfriarla. 1sta dilatación se supone que AaA no depende de la temperatura lo cual no es estrictamente cierto.-e denomina dilatación t)rmica al aumento de longitud$ volumen o alguna otra dimensión m)trica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en )l por cualquier medio.

5apacidad calorífica La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera & el cambio de temperatura que experimenta. 1n una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura (-/+ " B# de una determinada sustancia$ (usando el -/#." /ndica la ma&or o

menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura ba'o el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia t)rmica. 1s una propiedad extensiva$ &a que su magnitud depende$ no solo de la sustancia$ sino tambi)n de la cantidad de materia del cuerpo o sistema2 por ello$ es característica de un cuerpo o sistema particular. Por e'emplo$ la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será ma&or que la de un vaso de agua. 1n general$ la capacidad calorífica depende además de la temperatura & de la presión. La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico$ el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo Cpara almacenar calorD$< & es el cociente entre la capacidad calorífica & la masa del ob'eto. 1l calor específico es una propiedad característica de las sustancias & depende de las mismas variables que la capacidad calorífica. " ecanismos de conducción t)rmica La conductividad t)rmica 7 es una medida de la velocidad por la cuela se transfiere el calor a trav)s de un material. 1l tratamiento de la conductividad t)rmica es igual al de la difusión. 1sta se relaciona con el calor E que se transfiere cada segundo a trav)s de un plano dado del área  cuando existe un gradiente de temperatura GH. Los metales tienen una conductividad t)rmica más elevada que los materiales cerámicos. -in embargo$ el diamante$ un material cerámico$ tiene una conductividad t)rmica mu& alta$ de