INSTITUTO TECNOLOGICO DE SALTILLO
MATERIALES V
TRANSICIONES DE FASE M. C. José de Jesús Zamora García
ALUMNO:
NOE BENJAMIN NAVARRO GUAJARDO
SALTILLO COAHUILA
A 18 DE NOVIEMBRE DEL 2014
Transformaciones amorfas
Los materiales amorfos son aquellos que no guardan un orden cristalino regular en el acomodo de sus moléculas o átomos. Estos materiales se pueden encontrar en los polímeros, cerámicos y en pocas ocasiones en metales. Algo importante de estos materiales que se le puede pensar que sus propiedades físicas con isotrópicas, debido a que el acomodo es al azar y las moléculas están de igual forma acumuladas a todas direcciones. Algo característico de los materiales amorfos es una temperatura denominada T g, también conocida como temperatura de transición vítrea; a esta temperatura, el material empieza a comportarse más fluido debido a que las moléculas empiezan a moverse de forma tal que permite fluidez a la estructura sólida. Otra característica es la diferencia de intensidades en las fuerzas intermoleculares, esto permite rangos de temperatura de fusión para un mismo material. Algunos materiales amorfos solo se pueden crear por deposición atómica, electrodeposición y pulverización catódica (sputtering) o por bombardeo de electrones. La morfología de un material amorfo es variante, todo depende de tipo de material o de cómo se puede obtener, también es importante reconocer las tendencias físicas en la formación de dicho material amorfo. Pueden ser desde cadenas repetitivas de tamaño largo, o estructuras reticuladas, o sistemas donde se forman enlaces iónicos de alta resistencia química. -
La termodinámica
La termodinámica de una transformación amorfa se va en el hecho de que la energía libre resultante de las reacciones de transformación sea negativa, sin embargo está ligada a altas temperaturas de operación. Por ser una transformación en la que se requiere mucha energía por la naturaleza de los enlaces así como el grado de desorden en el acomodo de las moléculas. En pocas palabras, siguen las reglas clásicas y básicas de la termodinámica; el uso de las fórmulas de energía libre, entropía y entalpía son usadas en la elaboración de amorfos.
ΔG = ΣnG(productos) – ΣnG(reactivos) ΔG = ΔH – TΔS ΔH = ΣnH(productos) – ΣnH(reactivos) ΔS = ΣnS(productos) – ΣnS(reactivos) De esta forma podemos calcular la energía libre, que nos expresa si es posible realizar dicha transformación. También la existencia de diversos modelos en los que hablan de las
energías existentes dentro del sistema y sus componentes; ejemplo, modelo de Miedema. Donde habla que la energía interna del sistema va a estar expresado de la energía de los químicos o sustancias (entalpía química), a la energía provocada por los desajustes en el acomodo molecular (entalpía elástica), la energía provocada por las tendencias a formar cristales de diferentes órdenes (entalpía estructural) y la energía provocada en la interfaz de un líquido y un sólido al transformarse (entalpía topológica). En el caso de la formación de amorfos, las energías que toman en cuenta son las entalpías químicas y las entalpías topológicas. Estas entalpías están en función de cuantas sustancias activas hay, en pocas palabras de qué tipo de sistema hablamos, binario, ternario etc… -
Cinética
La cinética de las transformaciones amorfas comúnmente se expresa en modelos isotérmicos en donde es más fácil visualizar y medir respecto al tiempo suprimiendo la variable de temperatura, debido a que la termodinámica estaría también en juego, siendo mucho más complicada la interpretación de la cinética, en situaciones donde la termodinámica nos diga que los sistemas de transformación no son espontáneos, es lógico pensar que la cinética no se va a presentar, por ello conocer primero a termodinámica del sistema seria esencial para el desarrollo y explicación cinética. La cinética también estará en función de los grados de sobre-enfriamiento, ya que esta, de igual manera, fundamentada en la ecuación de Avrami, sin embargo la diferencia radica en la termodinámica que dominará si la transformación es cristalina o amorfa, aparte de esto, las propiedades de los materiales o componentes del sistema son considerados para definir el comportamiento de la transformación. Por tanto, la transformación seguirá la siguiente ecuación:
Por tanto la nucleación estará fundamentada también en la cantidad de núcleos críticos y el radio crítico que pueda presentar.
