¿Qué es la maleabilidad? (Ejemplos de materiales maleables)
La maleabilidad es una propiedad física de la materia que se caracteriza por permitir que los cuerpos u objetos se deformen por acción de una fuerza sin resquebrajarse en el proceso. Dicha acción puede ser un martillazo, una detonación, la presión de una prensa hidráulica o un rodillo; de cualquier medio que aplaste el material en una hoja.
Entonces, se observa la maleabilidad en la vida diaria de manera notoria pero a la vez desapercibida. Por ejemplo, el papel aluminio representa el carácter maleable de este metal, pues con él se fabrican láminas sumamente delgadas y deformables por nuestras propias manos.
Por lo tanto, un método superficial de reconocer la maleabilidad de un material es observar si se han hecho láminas, placas, hojas o enchapados del mismo; mientras más delgados sean, es natural pensar que más maleables son.
Otra posible definición para esta propiedad sería la capacidad de un material para ser reducido por vías mecánicas a un cuerpo 2D, sin que se agriete o fracture. Se habla pues, de un comportamiento plástico, el cual suele estudiarse en los metales y aleaciones, así como en ciertos materiales poliméricos.
Índice del artículo
- 1 ¿Cómo determinar la maleabilidad? Martillo y botones
- 2 Relación con dureza y temperatura
- 3 Papel del enlace metálico
- 4 Ejemplos de materiales maleables
- 5 Referencias
La maleabilidad de un material puede determinarse cualitativamente empleando un martillo y, de ser necesario, un soplete. Partiendo de esferas de diferentes metales, aleaciones o materiales poliméricos (siliconas, plastilinas, etc.), se les somete a impactos de martillos hasta ablandarlos lo suficiente en la forma de una lámina o de un botón.
Aquel material que sea más fácil de ablandar sin que haya fracturas o resquebrajamientos en la esfera, será más maleable a la temperatura ambiente. Si cuando golpeamos la esfera metálica esta suelta pequeños fragmentos por los lados, se dice que su estructura no resiste la presión y que es incapaz de deformarse.
Hay materiales que a temperatura ambiente no son demasiado maleables. Se repite el experimento calentando las esferas con el soplete sobre una base que resista las altas temperaturas. Se encontrará que hay metales o aleaciones que se tornan ahora más maleables; fenómeno ampliamente aprovechado en la industria metalúrgica.
Mientras más delgados sean estos botones, y menos fracturas muestren en caliente, más maleables serán. Si se pudiera cuantificar la presión ejercida por el martillo, se tendría valores absolutos de la maleabilidad de tales metales obtenidos gracias a este experimento y sin recurrir a otros equipos.
Del apartado anterior se vio que, por lo general, cuanto mayor sea la temperatura del material, su maleabilidad será igualmente mayor. Es por esta razón que los metales se calientan al rojo vivo para que puedan ser deformados en rollos, placas o láminas.
Asimismo, la maleabilidad suele ser inversamente proporcional a la dureza: mayor dureza implica menos maleabilidad.
Por ejemplo, imagine que una de las esferas sea de diamante. Sin importar lo mucho que se le caliente con el soplete, al primer golpe del martillo sus cristales se fracturarán, siendo imposible mediante este método fabricar un botón de diamante. Los materiales duros se caracterizan por ser también quebradizos, lo cual es opuesto a la tenacidad o resistencia.
Así pues, las esferas que se resquebrajen a los menores golpes del martillo son más duras, quebradizas, y menos maleables.
Para que un cuerpo sea maleable, especialmente metálico, sus átomos deben ser capaces de reordenarse eficientemente en respuesta a la presión.
Los compuestos iónicos, al igual que los cristales covalentes, presentan interacciones que les impiden restablecerse después de la presión o del impacto; las dislocaciones o defectos cristalinos se tornan más grandes y terminan apareciendo las fracturas. No ocurre así con todos los metales ni los polímeros.
En el caso de los metales la maleabilidad se debe a la singularidad de su enlace metálico. Sus átomos se hallan cohesionados por un mar de electrones que recorre los cristales hasta sus límites, donde no pueden brincar de un cristal a otro.
Mientras más granos cristalinos hallan, más duro (resistente a ser rayado por otra superficie) será el metal y, por lo tanto, menos maleable.
Los átomos dentro de un cristal metálico están dispuestos en filas y columnas, capaces de deslizarse entre sí gracias la movilidad de sus electrones y dependiendo de la orientación de la presión (sobre cuál eje actúa). Sin embargo, una fila de átomos no puede deslizarse de un cristal a otro; es decir, sus bordes o límites de grano juegan en contra de tal deformación.
Desde la perspectiva atómica, el incremento de la temperatura favorece la unión entre los granos cristalinos y, por ende, el deslizamiento de los átomos ante la presión. Es por eso que la temperatura aumenta la maleabilidad de los metales.
Similarmente ocurre cuando los metales se alean, pues los nuevos átomos metálicos disminuyen los límites de granos, acercando los cristales más entre sí y permitiendo que haya mejores desplazamientos internos.
No todos los materiales observados en 2D necesariamente son maleables, pues han sido cortados o fabricados de tal modo que adquieran dichas formas o geometrías. Es por que la maleabilidad suele centrarse más que todo en metales, y en menor grado, a los polímeros. Algunos ejemplos de metales, materiales o mezclas maleables son:
-Aluminio
-Plata
-Cobre
-Estaño
-Hierro
-Acero
-Indio
-Cadmio
-Níquel
-Platino
-Oro
-Latón
-Bronce
-Aleaciones niqueladas
-Vidrio en caliente
-Plastilina
-Silicona
-Barro (antes de cocerse)
-Masas de harina
Otros metales, como el titanio, requieren de temperaturas altas para tornarse maleables. Asimismo, el plomo y el magnesio son ejemplos de metales no demasiado maleables, al igual que el escandio y osmio.
Nótese que el vidrio, los adornos de barro, ni la madera son materiales maleables; sin embargo, tanto el vidrio como el barro pasan por etapas donde sí son maleables y pueden otorgárseles figuras 2D (ventanas, tablas, reglas, etc.).
Respecto a los metales, una buena observación para determinar cuán relativamente maleables son, es averiguar si con ellos y sus aleaciones pueden fabricarse monedas; como sucede con las monedas de latón, bronce y plata.
- Serway & Jewett. (2009). Física: para ciencias e ingeniería con Física Moderna. Volumen 2. (Séptima edición). Cengage Learning.
- Terence Bell. (16 de diciembre de 2018). What Is Malleability in Metal? Recuperado de: thebalance.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (04 de septiembre de 2019). Malleable Definition (Malleability). Recuperado de: thoughtco.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
- Nathan Crawford. (2019). Malleability in Chemistry: Definition & Examples Video. Study. Recuperado de: study.com
- Oxhill Nursery School. (2019). Malleable Materials. Recuperado de: oxhill.durham.sch.uk
- Enciclopedia de Ejemplos (2019). Materiales Maleables. Recuperado de: ejemplos.co
- Coins Auctioned. (29 de septiembre de 2015). How Coins Are Made? Recuperado de: coins-auctioned.com