BIENVENIDA

Bienvenidos a nuestro blog, donde ofrecemos todos los contenidos que hemos elaborado para ustedes; dicho contenido se encuentra dirigido para todo nuestro público, ya que es sobre un tema de los cerámicos, en este caso les daremos a conocer un poco de información sobre el Nitruro de Silicio y Cloruro de Cobre.

Características

Cobre (II) el cloruro se disocia en la solución acuosa para dar el color azul de [Cu(H₂O)₆] 2+ y color amarillo o rojo de los complejos del haluro del x de la fórmula [CuCl2+x]. Las solucionesconcentradas de CuCl2 aparecen verdes debido a la combinación de estos varios cromóforos. El color de la solución diluida depende de la temperatura, siendo los °C alrededor 100 y azul verdes a temperatura ambiente. [2] Cuando cobre (II) el cloruro se calienta en una llama, emite un color azul verdoso.Es un ácido de Lewis débil, y un oxidante suave. Tiene una estructura cristalina al consistir en de las cadenas poliméricas de las unidades planas CuCl₄ con los bordes opuestos compartidos. Se descompone en CuCl y en Cl₂ a 1.000 °C : 2 CuCl₂ → 2 CuCl + Cl₂ (g)

ESTRUCTURA

El CuCl₂ anhidro adopta una estructura similar a la del yoduro de cadmio. En la mayoría del cobre (II) los compuestos exhiben distorsiones de la geometría octaédrica. En CuCl₂(H₂O)₂ el cobre se puede describir como complejo octaédrico altamente torcido. También se ve influido por la fuerza de atracción de las moléculas del Cl.

Solubilidad, Viscosidad y Densidad

Solubilidad
El alto grado de solubilidad es esencial en la preparación de conservas, jaleas, mermeladas, bebidas y jarabes. Las mezclas de azúcares proporcionan una alta concentración de sólidos disueltos. La naturaleza higroscópica de los azúcares se correlaciona con su solubilidad; la fructosa cristalina se mezcla con la sacarosa para mejorar la solubilidad de ésta.

Viscosidad
Las soluciones de sacarosa son intermedias entre la viscosidad de los jarabes de alta fructosa y los de glucosa (alto contenido de almidones no hidrolizados).

Densidad
La gran uniformidad en el tamaño de la partícula de sacarosa la hace un vehículo ideal para los aditivos de los alimentos, como saborizante o diluyente, o bien como esponjante. Las propiedades humectantes de la sacarosa y su resistencia a cambiar con la absorción de agua hacen que sea el aditivo ideal para que pasteles, panes y galletas hechos con sacarosa muestren gran resistencia a resecarse, por lo que permanecen frescos más tiempo. Esta propiedad de la sacarosa se explica por las siguientes causas: 1) El efecto de la sacarosa en la gelatinización de los almidones en la mezcla, lo que implica una alta temperatura, elevando así el tiempo de horneado; 2) El efecto de la sacarosa en la desnaturalización de las proteínas por la relación agua-azúcares, y la capacidad del azúcar para estabilizar proteínas espumosas

APLICACIONES

Una de las principales aplicaciones del Cloruro Cúprico es actuar como co-catalizador del cloruro de paladio (II) en el proceso Wacker agente   desulfurante y decolorante; agente de condensación para grasas, aceites y jabones, en análisis químicos de monóxido de carbono, etc 

El cloruro de Cobre (II) tiene una variedad de aplicaciones especializadas en síntesis de compuestos orgánicos. Da cloraciones sobre hidrocarburos aromáticos que suelen realizarse en presencia de oxido de aluminio.
También es capaz de clorar la posición alfa de compuestos carbonilicos de reacción se lleva a cabo en un disolvente polar como la dimetilformamida (DMF), a menudo en presencia de cloruro de litio para acelerar la reacción.

El cloruro de Cobre (II) en presencia de oxigeno puede oxidar a fenoles. El producto principal puede dirigirse a una quinona o a una dimerización oxidativa. El último proceso proporciona un acoplamiento de las dos moléculas sintetizando en el ejemplo el 1,1-binaftol

OBTENCION

El cloruro de Cobre (II) se prepara comercialmente por cloracion del cobre en presencia de agua:

Cu + Cl 2 + 2 H 2 O → CuCl 2 (H 2 O) 2

También puede obtenerse por el tratamiento del hidroxido, oxido o carbonato de cobre con acido clorhídrico.
La electrolisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio con electrodos de cobre, produce entre otras cosas, una espuma azul-verdosa que puede ser recogida y convertida en el dihidrato.
Para obtenerlo en forma anhidra se mezclan directamente los elementos, el Cobre y el Cloro.

PROPIEDADES

Es un acido de Lewis débil y oxidante suave. Tiene estructura cristalina. Se descompone en CuCl y en Cl2 a 1.000 °C:
2 CuCl2 → 2 CuCl + Cl2 (g)
En disolución presenta una excepción a resto de compuestos de Cu2+. Sus disoluciones concentradas presentan un color verde en lugar del color azul que presentan disoluciones de otras sales. Esto se debe a la presencia de iones complejos como el Ion tetraclorocuprato (II)
([CuCl4]2- ). Si se diluye el color cambia a azul al remplazarse los iones cloruro por moléculas de H2O formándose como producto final el Ion hexaacuocobre (II):
[CuCl4]2-(ac) + 6H2O(l) ↔ [Cu(OH2)6]2+(ac) + 4Cl-(ac)
En su reacción con HCl u otras fuentes de cloruro forma los iones complejos CuCl3- y CuCl42- 

CLORURO DE COBRE

El cloruro de cobre es un compuesto químico con fórmula CuCl₂. Un sólido de color verde amarillento que absorbe lentamente la humedad para formar un dihidrato de color azul verdoso. Compuesto natural encontrado en la eriocalcita, un mineral muy raro.

Tecnología de fabricación

Una variedad de piezas densas simples y complejas es hecha de los polvos Si₃N₄ por técnicas de proceso de cerámica. Ya que el nitruro de silicio es un compuesto covalente consolidado que tiene un coeficiente de difusión bajo, las ayudas de sinterización se utilizan para alcanzar la densificación completa. Las ayudas son típicamente óxidos tales como Al₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, MgO, óxidos del lantanidos, y, ocasionalmente, A1N también. Se agregan solo o en combinaciones en cantidades de varios por ciento del peso y pueden alcanzar el 15 % en peso de la matriz. Los cristales de α-Si3N4, que abarcan típicamente el 90% del material del polvo de partida, se disuelven en la fase líquida formada por la reacción de los aditivos de la sinterización con la capa de la silice presente en la superficie de las partículas del nitruro de silicio, entonces reprecipitan como β-Si3N4. Esto transformación de la β-fase es facilitada por la presencia de la fase líquida así como núcleos del β-cristal. No parece ser reversible. Se observa la cerámica es más fuerte cuando se eliminan todos los poros y ocurre la conversión completa a β-Si3N4. Una matriz cristalina densa consiste en los granos característicos de las β-fase formados. Los cristales se rodean por una fase amorfa o cristalina intergranular fina que se forma al enfriar.

La composición y la cantidad de aditivos de la sinterización afectan profundamente a las características de la cerámica del nitruro de silicio. Los aditivos facilitan la densificación, sirven como factor limitante de la fuerza a las altas temperaturas, y pueden también afectar negativamente a la resistencia a la oxidación. Por lo tanto los aditivos de sinterización se intentan ajustar al máximo. El aditivo específico usado depende de la última aplicación de la cerámica. Para las aplicaciones hasta 1000 ºC y temperaturas más bajas, las combinaciones de magnesia- magnesia/alumina se emplean con frecuencia; en el rango intermedio (hasta 1200 ºC) las formulaciones se prefieren generalmente de oxido de itrio-alumina; para los usos en los cuales la integridad y el funcionamiento estructurales se requieren a temperaturas de hasta 1400 ºC, se utiliza óxido de itrio solamente.

El polvo Si₃N₄ se mezcla usualmente con la cantidad apropiada de aditivos de sinterización y de un ligante orgánico. Esta mezcla entonces experimenta una amplia pulverizació n extensa, generalmente molienda, usando a menudo medios que muelen del nitruro de silicio. Los polvos para los usos más críticos se hace con frecuencia en ambientes completamente limpio.

La formación de estos polvos a tamaños submicrométricos con componentes complejos y su consiguiente consolidación en una cerámica densa de porosidad idealmente cero es un desafío tecnológico importante. Las piezas formadas necesitan ser consolidadas inmediatamente porque el Si₃N₄ requiere una molienda de diamante lo cual encarece altamente el proceso. Además, Si₃N₄ se disocia cerca de las temperaturas típicas de densificación usadas en la fabricación de la cerámica estructural y, por lo tanto, medidas especiales tienen que ser tomados para preservar la integridad el material.

Las partes de geometrías simples se pueden hacer fácilmente por prensado isostatico en seco o prensado isostático en frío y densificación por sinterización o prensado isostático en caliente (HIP). Las temperaturas típicas de sinterización están en la gama de 1700-2000 ºC, dependiendo de la composición y de la concentración del aditivo de sinterización, y para prevenir la descomposición del nitruro de silicio, las piezas se encajan en un polvo protector tal como nitruro del boro o de silicio y/o se ponen generalmente en un recipiente cerrado. Una sobrepresión de 0.1-10 MPa (15-1500 PSI) de nitrógeno se mantiene generalmente durante la sinterización. Se pueden obtener productos satisfactorios a presiones atmosféricas, usando particularmente las formulaciones del nitruro de silicio diseñadas para los usos a temperaturas más bajas. Las piezas que tienen densidades sobre el 99% de teórico se pueden hacer por esta técnica y la contracción se puede controlar para alcanzar un tamaño cercano a la fabricación neta de la forma.

Con el prensado en caliente, el conformado y la densificación ocurren en un solo paso de proceso. Las temperaturas están en la gama de 1650-1800 ºC y las presiones aplicadas son a partir de la 30-40 MPa (4000-6000 PSI), dando por resultado partes de alta calidad. Este método se limita a las formas simples y los volúmenes bajos de la producción, sin embargo, el proceso pueden también impartir características anisotrópicas al material.

Hay dos variaciones operacionales en el proceso de la HIP en relación a piezas del nitruro de silicio. En uno, los especimenes formados se encapsulan en un cristal y entonces se realiza un prensado en caliente isostático; en la otra, denominada Sinter-HIP, las piezas están primero presinterizadas a la porosidad cerrada (< 7%) y entonces son prensadas isostáticamente en caliente directamente, sin la encapsulación. La última técnica, aunque es un proceso de dos etapas, ofrece la ventaja de eliminar el riesgo de la difusión de componentes de cristal dañinos en las piezas de trabajo y la necesidad de una descapsulación posterior. Las condiciones de proceso para ambas variaciones son similares: gama de temperaturas de 1700-2000 ºC y de presiones a partir de la 100-200 MPa. La calidad de los productos que resultan es alta. Las densidades se acercan a valores teóricos y las características mecánicas son comparables a las de componentes obtenidos por prensado en caliente.

El moldeo por inyección y el “slip casting” se utilizan para hacer componentes de cerámica estructurales de nitruro de silicio complejos. El moldeo por inyección es una técnica de alto volumen de producción. Para impartir las características reológicas apropiadas, el polvo se mezcla con 10-15 % en peso de componentes orgánicos ligantes, que necesitan ser eliminados antes de la densificación. Este proceso requiere un control cuidadoso de tiempo y temperatura y puede llevar desde algunos días hasta algunas semanas. Las partes complejas tales como rotores de turbina han sido fabricadas teniendo una adecuada dureza y la microestructura requerida para la densificación por procesado HIP que produce cerámica s de la alta calidad.

“Slip casting” usado cada vez más para las piezas de nitruro de silicio, tiene la ventaja de que solamente se necesitan cantidades pequeñas de aditivos químicos y por lo tanto, se eliminan los problemas de quemado de los ligantes. La desventaja más grande es el tiempo que se necesita para formar las piezas. Se pueden requerir diez horas para fabricar el rotor de un motor de turbina de gas y durante ese tiempo la estabilidad de la suspensión puede cambiar. Por lo tanto, se está utilizando este proceso asistido por prensado, lo cual acelera el conformado de la pieza, lo cual reduce el tiempo alrededor de una hora. Después retirar el molde, la pieza necesite ser secada cuidadosamente lentamente y para prevenir la formación de grietas. La metodología de proceso automatizada es utilizada para fabricar diez de millares de turbo cargadores de nitruro de silicio por mes por “Slip casting” asistido por prensado. Estos son entonces densificados por método HIP o sinterizados por sobrepresión de gas.

Una técnica alternativa para la fabricación de las piezas complejas de Si₃N₄ es enlazado por reacción. Una pieza es formada de polvo del silicio por cualquiera de los métodos ya mencionados y el parte verde resultante, teniendo una densidad típica que sea 60-70% del valor teórico del silicio, es entonces nitrificada por la reacción con nitrógeno a 1300-1400 ºC para formar el nitruro de silicio enlazado por reacción (RBSN). La reacción, realizada en un período de 3 a 10 días, es exotérmica y necesita ser controlada cuidadosamente para no exceder, incluso localmente, el punto de fusión del silicio (1410 ºC). El producto final no es completamente denso; tiene una porosidad conectada residual de cerca del 12-30%. Este proceso permite la fabricación de la forma exacta de componentes complejos porque la pieza no se contrae durante la reacción. Las tolerancias dimensionales exactas pueden ser obtenidas sin trabajarlas posteriormente. Otra ventaja es que no se utiliza a ningunos asistentes de sinterización de modo que las piezas de RBSN conservan su dureza incluso a altas temperaturas y son resistentes a la abrasión. Sin embargo, la baja densidad de los materiales de RBSN da lugar a los valores típicos de la dureza que son solamente una fracción de la cerámica completamente densa del nitruro de silicio. Los alta porosidad de los materiales de RBSN también tienen resistencia más baja a la oxidación y son más frágiles que el nitruro de silicio denso. Las modificaciones de la densidad material obtenidos por enlazado por reacción incluyen postsinterización (SRBSN) o la post-HIP (HIPRBSN). Se han observado mejoras de las características, pero esta mejora no parece ofrecer ventajas de calidad sobre los procesos más directos.

Modo de densificación del material

• Propiedad Enlazado
• Por reacción Sinterizado Prensado
• En caliente prensado
• Isostático
• Densidad, kg/m3 2.5 3.26 3.23 3.2
• Modulo de elasticidad, GPa 180 300 310 310
• Dureza, kg/mm2 1350 1370 1620 1800
• Resistencia a la torsión, MPa a temperatura ambiente 340 700 900 700
  • 1000ºC 600 610
  • 1200ºC 480 570
  • 1370ºC 210 580 310
• Resistencia a la fractura MPa√m 3-4 4.6 4.7-5.5 4.9
• Coeficiente de expansión térmica, x10-6/ºC 3 3.9 3.9 3.5
• Coeficiente de conductividad térmica,W/(mK) a 25ºC 12 32 38 32

Aplicaciones del nitruro de silicio

El nitruo de silicio es el material principalmente utilizado para los componentes en motores de ultima tecnología, diesel y de turbina de gas. La gama de piezas de ceramica potencialmente útiles incluye componentes estructurales estáticos y los dinámicos como los rotores del turbo.

El primer uso comercial de la cerámica de nitruro de silicio para los usos  motores de los automóviles estaba en los calentadores  para reducir los tiempos de encendido del motor para los motores de diesel ligeros. Más recientemente, los calentadores de nitruro de silicio se han estado instalando en motores similares. Estos calentadores también reducen emisiones y ruidos del motor.

La ventaja principal es la baja densidad del material y por lo tanto un momento de baja inercia, que conduce a una respuesta más rápida del motor y una disminución del retraso del turbo. 

Las levas del nitruro de silicio se han introducido en los motores diesel debido a su funcionamiento superior frente al desgaste. Una de las ventajas adicionales es la eliminación o reducción de la necesidad de lubricación forzada y de los costosos canales de lubricación. 

La baja inercia de estos permite que el motor coja mayor velocidad hasta 1000 RPM. 

También el uso de las válvulas de cerámica permite  la posibilidad de aumentar la eficiencia del consumo de combustible reduciendo la carga del resorte.

El campo de los motores de turbina de gas es una tecnología en la cual el servicio de cerámica del nitruro de silicio se puede utilizar como material. Una de las características de este motor es la capacidad de funcionar a una temperatura de 1375 ºC y los únicos materiales de poder trabajar bajo esas condiciones son cerámicas de nitruro de silicio. 

En otros usos, los cojinetes del nitruro de silicio se han encontrado que ofrecen un funcionamiento excelente.

Formación cristalográfica del nitruro de silicio

                   Formación cristalográfica del nitruro de silicio

Sus características

   - El único material conveniente para alta tensión mecánica a temperatura ambiente y a temperaturas elevadas.

 - Buena resistencia a la oxidación y al desgaste a altas temperaturas.

 - Alta resistencia al choque térmico.

 - Resistencia excelente a la abrasión y a la corrosión.

 - Baja densidad.

 - Baja inercia.

 - Se fabrica en materias primas abundantes.

Nitruro de silicio.

El nitruro de silicio es el material dominante para los usos de la cerámica estructurales en ambientes de alta tensión mecanica y térmica.