Estructura De Los Materiales

2.13 ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES

Los Materiales y sus Propiedades:

Los materiales son todo lo que nos rodea. Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra. Cuando un material se encuentra en forma de gas, sus átomos están más dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de otro) en comparación con los átomos de ese mismo material pero en estado líquido o sólido. Existen materiales en los que sus átomos siempre están en desorden o desalineados aún en su estado sólido, a estos materiales se les llama materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un líquido solidificado.

El factor económico juega un rol de importancia en el campo de la fabricación de los materiales en general, imponiendo un perfecto conocimiento de los materiales a utilizar, de manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar en el límite de sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor calidad y mayor rendimiento.

Los materiales tienen propiedades:

Físicas: determinan el color, el olor, el sabor, el estado físico y la textura, que se pueden identificar a través de los sentidos (a pesar de no ser muy confiable). Otras, necesitan de un procedimiento serio y científico de identificación como la dureza, la maleabilidad, la conductividad eléctrica y térmica, puntos de ebullición y de fusión, la densidad y la capacidad térmica o calorífica específica.

Mecánicas: En ingeniería se necesita saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas como la tensión, la compresión, la torsión, la flexión o la cizalladura. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación elástica, una deformación permanente o una fractura. Los efectos de una fuerza externa dependientes del tiempo son el plasto deformación y la fatiga, que se definen más adelante.

Metales

Los metales corresponden al 80% de los elementos del sistema periódico. Ocupan el extremo izquierdo y el centro de la tabla periódica. Los elementos metálicos presentan las siguientes características:

- Poseen brillo metálico.

- Existen en estado sólido, a excepción del mercurio que se encuentra líquido.

- Son buenos conductores de la corriente eléctrica y del calor.

En el sistema periódico moderno, los metales están distribuidos en el bloque “s“formado por el grupo I, de los metales alcalinos y el grupo II, de los metales alcalinos térreos y en el bloque “d”, formado por los grupos ubicados entre el grupo II y el grupo III, denominados metales de transición.

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosáceo, el cobre rojizo y el oro amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroísmo. El punto de fusión de los metales varía entre los -39 °C del mercurio, a los 3.410 °C del tungsteno

Propiedades físicas de los metales

Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

Propiedades químicas de los metales

Es característico de los metales tener valencias positivas en la mayoría de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan. También tienden a formar óxidos básicos.

Aleación

Mezcla compuesta por dos o más metales para obtener una sustancia con diferentes propiedades... Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que contienen un metal y ciertos no metales, particularmente las que contienen carbono, también se llaman aleaciones. La más importante entre estas últimas es el acero.

Plásticos

Materiales poliméricos orgánicos (los compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nailon. Los materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se fabrican los plásticos terminados.

Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes.

Polímeros

Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeras.

Los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien ésta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas.

La naturaleza química de los monómeros, su peso molecular y otras propiedades físicas, así como la estructura que presentan determinan diferentes características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta un alto grado de entrecruzamientos, el material será mucho más difícil de fundir que si no presentara ninguno.

Clasificación de los polímeros

Los polímeros se pueden clasificar según el proceso de obtención:

Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas de polímeros. Por ejemplo, las proteínas, la celulosa, el caucho natural, etc.

Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.

Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nailon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

Según su estructura o propiedades se pueden dividir de la siguiente forma:

Plásticos. Normalmente se incluyen dentro del término genérico de

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