Historia de los Materiales

.1.1 Historia de los Materiales

La historia de los materiales, esta íntimamente relacionada con la historia del hombre, ya que desde antes del inicio de la civilización actual (homo sapiens) nuestros antepasados manipulaban los diferentes elementos que les proporcionaba la naturaleza para crear diferentes herramientas y utensilios que aunque rústicos (figura 1) le facilitan el trabajo diario (pesca, caza, defensa, construcción, etc.). Según se conoce los materiales usados por estos eran básicamente piedras (material cerámico) y metales y maderas.

La vida de hoy nos muestra que aunque tenemos muchas herramientas, sin el uso de los materiales en diferentes campos, esta seria difícil, existen aplicaciones en el campo biomédico, física, química, ingeniería, electrónica y demás. Pero a diferencia de los métodos manuales; la fabricación de herramientas y equipos actualmente se lleva cabo a través de la producción en masa (industrialización). Este avance ha dado origen a los departamentos de investigación y desarrollo de muchos institutos generándose un campo interdisciplinario denominado la ciencia e ingeniería de materiales, el cual básicamente consiste en crear nuevos materiales y mejorar las propiedades de los ya existentes creando dispositivos o estructurasútiles.

Uno de los aspectos importantes del enfoque de la ciencia de os materiales es comprender la estructura y la composición de estos, ya que son dos factores que influyen en las diferentes propiedades que poseen, llámense mecánicas, eléctricas, ópticas y/o magnéticas que permitirán al ingeniero o diseñador seleccionar el material mas adecuado apara una determinada aplicación teniendo endienta además, la disponibilidad, el costo y el medio ambiente.

1.2.1 ESTRUCTURA ATOMICA

El desarrollo de este tema tiene como finalidad la descripción y comprensión de los conceptos referentes a la unidad fundamental de la cual esta constituida la materia: el átomo. Este al igual que la composición y la estructura o configuración adquieren una gran importancia a la hora de abordar el tema de las propiedades de los materiales, es decir, muchas de sus propiedades mecánicas eléctricas y químicas dependen de la forma como se encuentran organizados sus átomos o moléculas y de las fuerzas de enlace entre ellos.

Como primera medida definiremos el átomo, el cual es la unidad fundamental estructural de los materiales; en este se diferencian dos partes: el núcleo y la corteza. En el núcleo contiene partículas denominadas protones (de carga positiva) y neutrones. En la corteza o parte exterior del átomo, se encuentran los electrones (con carga negativa). Las cargas y masas de estas partículas de encuentran la tabla siguiente:

MASA CARGA

PROTON 1.673 X10"24 gr. +1.602 X10"19 C

NEUTRON 1.675 X10"24 gr.

ELECTRON 9.109 X10"26 gr. -1.602 X10"19 C

Tabla 1.Masa y carga de partículas

El número atómico de un elemento define la cantidad de protones presentes en el núcleo de un átomo. Este es el número que facilita la organización de los elementos en la tabla periódica. Para un tomo el número también define que el número de protones y electrones en cada átomo es el mismo. Por ejemplo si el átomo de calcio contiene 20 electrones poseerá también 20 protones y por lo tanto su número atómico es 20.

Link Estructura del átomo http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93 iniciacion inter activa materia/curso/materiales/atomo/estructura.htm

Masa atómica: Es la masa en gramos de 6.02 X1023 átomos (numero de Avogadro) de ese elemento. Este valor esta ubicado en la parte inferior de cada elemento de la tabla periódica.

1 Mol-gramo (1Mol): Un mol de un elemento se define como el número en gramos de ese elemento igual al número que expresa su masa atómica, es decir:

1 Mol-gramo = masa atómica elemento = 6.02 X1023 átomos

Para el sodio Na: 1 Mol-gramo Na = 22.98 gr. = 6.02 X1023 átomos

Link Tabla periódica iteractiva http://www.educaplus.org/sp2002/index1.html

Ejemplo 1:

a) Cual es la masa en gramos de un átomo de aluminio?

b) Cuantos átomos de aluminio hay en 1 gr. de aluminio?

SOLUCION:

a)

Masa atómica = 26.98 gramos

Los materiales de ingeniería (metales, cerámicos, polímeros, compuestos) poseen diversas aplicaciones en las cuales se requiere por ejemplo resistencia tensión, alta dureza, elasticidad, etc. Por esta razón se hace necesario conocer las diversas propiedades que estos poseen y que determinan su comportamiento cuando se les somete a diferentes esfuerzos o condiciones de trabajo. En este capitulo se analizaran cada una de las propiedades que puede poseer un material independientemente del grupo al que pertenezca.

En el campo de la ingeniería, existen unas propiedades denominadas propiedades físicas que no

son menos importantes que las propiedades mecánicas anteriormente explicadas, esta cumplen

función importante al momento de seleccionar un material para una determinada aplicación. Estas

propiedades permiten comprender el porque de algunos cuestionamientos que podría realizarse

cualquier estudiante de los materiales como por ejemplo ¿Porque los mangos de utensilios de

cocina son plásticos o de madera?, ¿Por qué los elemento como contactos eléctricos son plásticos

y no de otro material?, etc. Estas propiedades involucran propiedades volumétricas, eléctricas,

térmicas, ópticas y tribológicas. En este capitulo

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