1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES 1.1 Generalidades
1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES1.1 GeneralidadesPara dar una definición de lo que es un material, primero debe entenderse como esque está conformado. Lo primero es que un material está compuesto por elementos,generalmente los elementos químicos encontrados en la naturaleza y representadosen la tabla periódica de elementos químicos. Sin embargo, esto no es todo, en losmateriales estos elementos están relacionados por una composición químicadefinida. Un ejemplo muy sencillo es la sal común, su fórmula química es NaCl, lo quesignifica que hay un átomo de Sodio (Na) por cada átomo de Cloro (Cl) y es la únicaforma de obtener este compuesto.El último factor importante de un material es el acomodo de estos elementos, es decir,su estructura, los materiales están caracterizados por tener una estructura,determinada y única, si este acomodo cambia, cambiarán las características delmaterial y por lo tanto se hablará de este como una variación o como otro materialdistinto.En ciencia e ingeniería de materiales, existe además otra distinción para losmateriales, y es que deben tener un uso específico, si no es así, entonces se lesdenomina únicamente sustancia. Por ejemplo, el agua (H2O) en estado líquido es unasustancia, pero al enfriarse y convertirse en hielo, se puede usar como un material deconstrucción, por lo tanto, esta misma agua solidificada, al tener un uso práctico, se leconsidera un material.En resumen, los materiales están formados por elementos, con una composicióny estructura única y que además, pueden ser usados con algún fin especifico.Los materiales se clasifican de forma muy general en: Metales Cerámicos Polímeros Materiales compuestosSin embargo, está clasificación no es única, pues los materiales se pueden dividir porsu estructura, por sus propiedades físicas y químicas, por sus usos en industriasespecíficas, etc.1. 2. Materiales purosEl primer intento de hacer una clasificación de los materiales encontrados en lanaturaleza fue hecho por el químico el químico J. W. Döbenreiner en 1829. Él organizóun sistema de clasificación de elementos en el que éstos se agrupaban en conjuntosde tres denominados tríadas. Las propiedades químicas de los elementos de unatríada eran similares y sus propiedades físicas variaban de manera ordenada con sumasa atómica. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. En este caso,la masa de uno de los tres elementos de la tríada es intermedia entre la de los otrosdos. Para 1850 ya se podían contar con unas 20 tríadas para llegar a una primeraclasificación coherente.En 1869, el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev desarrolló una tabla periódicade los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas. Colocó loelementos en columnas verticales empezando por los más livianos, cuando llegaba aun elemento que tenía propiedades semejantes a las de otro elemento empezaba otra
columna. Mendeleiev perfeccionó su tabla acomodando los elementos en filashorizontales. Su sistema le permitió predecir con bastante exactitud las propiedadesde elementos no descubiertos hasta el momento.En 1914, el físico y químico inglés, Henry Moseley, descubrió que los átomos de cadaelemento tienen un número único de protones en sus núcleos, siendo el número deprotones igual al número atómico del átomo. Moseley organizó los elementos en ordenascendente de número atómico y no en orden ascendente solucionando los problemasde ordenamiento de los elementos en la tabla periódica. La organización que hizoMoseley de los elementos por número atómico generó un claro patrón periódico depropiedades.En la actualidad, hay 18 grupos en la tabla estándar (Figura 1.1.). El hecho de que lamayoría de estos grupos correspondan directamente a una serie química no es frutodel azar. La tabla ha sido estructurada para organizar las series químicas conocidasdentro de un esquema coherente. La distribución de los elementos en la tablaperiódica proviene del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen lamisma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamientoquímico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de laúltima capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tenganpropiedades físicas y químicas similares. Cabe señalar, además de los elementosnaturales, se han agregado elementos sintéticos producidos en laboratorio,Figura 1.1 Tabla periódica de los elementos químicosEn los materiales, el tipo de enlace químico determina una gran cantidad de suspropiedades. El orbital más externo llamado capa de valencia, determina cuantosenlaces puede formar un átomo. Para que se forme un enlace se requiere: Que las capas de valencia se toquen; por esto debe ser el orbital más externo. Que haya transferencia de electrones en las capas de valencia de ambosátomos.
Existen tres diferentes tipos de enlace considerados energéticamente fuertes: elenlace iónico, el covalente y el metálico. Existen además las llamadas fuerzas deatracción débiles o fuerzas intermoleculares.Enlace iónicoPara que pueda darse este enlace, uno de los átomos debe ceder electrones y, por elcontrario, el otro debe ganar electrones, es decir, se produce la unión entre átomosque pasan a ser cationes y aniones. El ejemplo típico es el cloruro da sodio, en dondepara formarse, el sodio debe ceder un electrón al cloro, quedando un sodio con carganeta positiva y un cloro con carga neta negativa (Figura 2.1).Figura 2.1. Formación del cloruro de sodio (NaCl) a través del enlace iónico.Enlace covalenteEn este enlace cada uno de los átomos aporta un electrón. Los orbitales de las capasde valencia de ambos átomos se combinan para formar uno solo que contiene a los 2electrones (Figura 3.1.).Figura 3.1. Esquema de un enlace covalente. Ambos átomos comparten electronespara formar un solo enlace.Tanto el enlace iónico como el covalente son los enlaces que caracterizan a losmateriales duros, como lo son las cerámicas y las piedras preciosas. El enlacecovalente también es característico del agua y el dióxido de carbono, por eso es que
es muy costoso, energéticamente hablando, romper estas moléculas en suscomponentes básicos.Enlace metálicoLos átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1,2 ó 3. Estos átomos pierden fácilmente esos electrones y se convierten en ionespositivos, por ejemplo Na , Cu2 , Mg2 . Los iones positivos resultantes se ordenan enel espacio formando la red metálica.Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube deelectrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo elconjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electronescon carga negativa que los envuelve (Figura 4.1.).Figura 4.1. Modelo descriptivo del enlace metálico. Los iones positivos del metalforman una red que se mantiene unida gracias a la nube de electrones que losenvuelven.Este tipo de enlace es el que permite a los metales ser materiales, por lo que puedenser relativamente de fácil maquinado, logrando piezas de muy diversas formas ytamaños. Además, es el que permite a muchos de estos materiales ser buenosconductores eléctricos.Enláces intermolecularesEste tipo de enlaces se caracteriza por que la distancia entre los átomos es másgrande, se encuentran las fuerzas de London, Van der Waalls y los puentes dehidrógeno. Estos enlaces son los que permiten cierta cohesión en sustancias como elagua o que le dan a ciertos materiales propiedades eléctricas (electrostática). Adiferencia de los otros enlaces, este es más común moléculas y no tanto para átomos.
Figura 5.1. Diagrama de un enlace intermolecular, puente de hidrógeno de lasmoléculas de agua.En muchos casos, se habla de un material puro cuando este no tienen impurezas deotra naturaleza en su estructura. Sin embargo, en realidad no existen materialestotalmente puros, por eso que se les debe asignar un porcentaje de pureza, que, porejemplo, en metales preciosos, les da su valor comercial.1.3. Materiales metálicosMetales en la historiaAl igual que la escritura, el descubrimiento de los metales y la forma de procesarlos,marcan la división entre la edad de piedra y el inicio de las civilizaciones en la llamada“Edad de los metales”. En la edad de cobre (4400 – 3800 a. C.) aparece la metalurgiay minería, comenzado a trabajarse el cobre y el oro, para fabricar armas rústicas comopunzones, hachas, puñales, punta de flechas, y ornamentos como anillos y brazaletes.Tras el descubrimiento del bronce, una aleación de nueve partes de cobre y una deestaño se inicia la edad de bronce (a partir del 2800 a. C.). Este material ofrece laposibilidad de trabajar con mayor facilidad y se pueden producir utensilios mucho másduros y trabajos ornamentales más finos.La última era de los metales está representada por la edad de hierro (1300 a. C.) yes la etapa previa a la creación del imperio romano. La mayor ventaja del hierro sobreel bronce es que las vetas eran mucho más abundantes y por tanto era un materialmás económico. Además, no es necesaria aleación alguna y constituye un materialadmirable para la fabricación de sierras, hachas, azuelas y clavos. Sin embargo, es unmaterial más difícil de trabajar y de temperatura de fundición más elevada, por eso seexplica que su uso haya demorado tanto. La producción de hierro, sin embargo, no fueexclusiva del occidente, pues en China también hay registros de su uso a partir delaño 600 a. C. Y de hecho, esta nación fue la única que pudo trabajar el hierro enmolde.El trabajo en hierro promovió el perfeccionamiento de técnicas metalúrgicas, eldesarrollo de la forja y la herrería para la construcción de armas y herramientas demayor dureza, calidad y duración.El comportamiento metálico y las aleacionesA una gran parte de los elementos de la tabla periódica se les puede asociar uncomportamiento metálico de diferentes valores, siendo más alto el de aquellos conenlaces netamente metálicos (Figura 6.1.). Los metales se caracterizan por serbuenos conductores térmicos y eléctricos. Todos son sólidos en condiciones naturalesexcepto el mercurio (Hg) y tienen un brillo característico, denominado brillo metálico
que ningún otro tipo de material posee. Los metales, una vez pulidos, reflejan la mayorparte de la luz que les llega, por lo que pueden ser usados como espejos, de hecho,son los materiales más usados para la producción de espejos astronómicos.Figura 6.1. Comportamiento metálico de los elementos químicos. Dentro de losmetales reactivos, el comportamiento aumenta hacia debajo de la tabla, mientras queen los otros metales, incluyendo los de transición, el aumento va de derecha aizquierda de la tabla.El término aleación define una unión íntima y homogénea de dos o más metales. Estase consigue con un proceso de calentamiento hasta llegar a fundir los compuestos yposteriormente un proceso de solidificación (enfriamiento) que puede ser lento orápido dependiendo del tipo de aleación deseado.Las propiedades de las aleaciones están relacionadas con la composición, tamaño,forma y distribución de sus componentes, tan es así, que la adición de un componente,incluso menos de 1% pueden modificar intensamente las propiedades de dichaaleación.Además de los componentes, el proceso de obtención también es determinante en laspropiedades de las aleaciones, por lo que los estudiosos de los metales hanconstruido experimentalmente diagramas de comportamiento de las aleaciones,denominados diagramas de fase, que permiten determinar las temperaturas y laestructura que tendrá cierta composición de aleación (Figura 7.1.). Estos diagramasse pueden construir para dos (binarios), tres (ternarios) e incluso cuatro elementos(cuaternarios).Figura 7.1. Diagrama de fase binaro. El eje delas abscisas contiene la composición delos elementos, a la izquierda se lee 100% de A y a la derecha 100% de B. El eje de lasordenadas es de la temperatura (ºC o K). Dentro del diagrama se marcan las fronterasy las fases contenidas en los intervalos de composición.
La ventaja de trabajar aleaciones sobre metales puros son que se pueden reducir lastemperaturas de obtención, se pueden mejorar las propiedades de los materiales deorigen y con ligeros cambios en la composición o agregando algún otro material enpequeñas cantidades se puede conseguir otra aleación con propiedades diferentes, locual abre un abanico de posibilidades en la investigación, estudio y producción denuevos materiales metálicos.Aleaciones ferrosas y no ferrosasAlgunos autores manejan los términos “aleaciones ferrosas” y no “aleaciones noferrosas” (ferreas) para definir aquellas aleaciones que tiene o no al hierro comoelemento mayoritario. Esto se debe a la importancia histórica del hierro, incluyendo larevolución industrial y la fabricación del acero como material de construcción.Las aleaciones ferrosas tienen como elemento mayoritario el Fe y en general, sonaleaciones fuertes, maleables, de bajo costo y relativamente fáciles de obtener,. Lamayor producción de estas son los aceros, aleaciones Fe – C, a los que cambiando elporcentaje de estos elementos y agregando algunos otros, se les pueden darpropiedades específicas, dependiendo de la industria a la que se van a aplicar.La industria del acero (Figura 8.1.) se divide en varias ramas: Aceros al carbón, con uso en construcción Aceros inoxidables, para maquinado de piezas, platería e instrumentalquirúrgico Aceros para herramientas, a los que se les agrega W y Mo para endurecerlos Aleaciones de acero con distintos elementos. Estos ya son de usos másespecíficos de acuerdo al elemento agregado Aleaciones ultra resistentes (de baja aleación), que son los aceros de últimageneración.AcerosAl carbón(0-3%) C 1.65% Mn 0.60% Si 0.60%AleacionesV, MoMn, Si, CuUltraResistentes(Bajaaleación)HeramientasW, MoAcerosinoxidablesCr, NiFigura 8.1. Ramas principales de la industria del acero.A pesar de que las aleaciones ferrosas, particularmente el acero, son ampliamenteusadas en ingeniería por sus buenas propiedades mecánicas y su relativamente bajocosto de producción, existen algunas limitaciones en ellas, pues son materialesrelativamente densos, en general no son buenos conductores eléctricos y, salvo losaceros inoxidables, son materiales proclives a la corrosión. Por tal motivo, la industriaha desarrollado otras aleaciones con metales base distintos al Fe, denominadasaleaciones no ferrosas. Entre las más utilizadas en la industria se encuentran: Aleaciones base Cu. Son buenas conductoras y en algunos casos, tienenpropiedades mecánicas especiales que las hacen muy útiles en la fabricación
de muelles, diafragmas y piezas que forman parte de aparatos de medidaeléctrica y barométrica. Ejemplos son el bronce y las aleaciones Cu-Be. Aleaciones base Al. Son materiales ligeros y muy flexibles, lo que permitemaquinarlos a formas muy diversas, además de ser de baja corrosión. Se usanen el enlatado de alimentos y manufactura de todo tipo de piezas, incluyendolas de automóviles y aviones. Aleaciones base Ti. Son aleaciones menos densas que el acero pero conpropiedades mecánicas muy similares, por lo que se usan en la industriaaeronáutica y aeroespacial. Además también son materiales de bajo porcentajede corrosión por lo que son muy útiles en la industria química donde setrabajan muchas sustancias corrosivas y, en la actualidad, tienen ademásaplicación en el área de biomateriales como prótesis de huesos de alta cargamecánica (cadera, rodilla, fémur, etc.).1.4. Materiales cerámicos.Los materiales cerámicos tienen como característica química estar compuestosprincipalmente por enlaces iónicos y covalentes, que se ordenan en forma específica,dándole al material una estructura cristalina, lo que les proporciona ciertaspropiedades distintivas. Son materiales inorgánicos, de baja conducción eléctrica ymecánicamente frágiles. Algunos de estos materiales se utilizan desde la Antigüedad,pues son los materiales de uso en construcción más extendidos y antiguos del mundo,debido a la abundancia de terrenos arcillosos en casi todas las zonas del planeta(Figura 9.1.). Ladrillos, adobes y todo tipo de tabiques usados en construcción sonejemplos de estos.Figura 9.1. Edificación de ladrillos de la antigua Mesopotamia.Sin embargo, en la actualidad, los diversos métodos de producción han permitidocrear cerámicas avanzadas o estructurales, materiales de muy diversascaracterísticas, incluyendo aquellas con buena conductividad eléctrica o con mejorespropiedades mecánicas, por lo que el uso de estos va más allá que el de la edificación.Estos materiales se pueden clasificar en cerámicas basadas en óxidos y en basadasen nitruros, carburos, silicuros y otros. Entre las cerámicas avanzadas cabe destacarla alúmina, la berilia, los carburos, los nitruros y los boruros.La producción de cerámicas avanzadas sigue las etapas de producción de polvos,preparación de la masa por humectación, conformado y secado, prensado ysinterización, aplicando el calor con o sin presión simultánea, para acabar con el
mecanizado. La correcta composición de los polvos constituye un punto fundamentaldel proceso, para lo que es preciso eliminar totalmente las impurezas y uniformar eltamaño de las partículas. Los procesos más utilizados industrialmente son: La fundición por revestimiento. Una suspensión de arcilla en agua se vierte enun molde. A medida que el contenido de agua en la superficie disminuye, seforma un sólido suave. El liquido sobrante se elimina y la forma hueca se retiradel molde. La unión en este punto es arcilla- agua. La conformación plástica en húmedo. En unos de los casos se apisona unrefractario húmedo en un molde y luego se lo destruye para que salga en unaforma determinada. La masa plástica se fuerza a trabes de un troquel paraproducir una forma alargada que luego se corta a longitud deseada. Cuando sedesea formar figuras circulares tales como platos, se coloca una masa dearcilla húmeda en una rueda rotativa, y se la conforma con una herramienta. Prensado con polvo seco. Se consigue rellenando un troquel con polvo y luegoprensándolo. Generalmente el polvo contiene algún lubricante, tal como ácido,esteárico o cera. Después la pieza fresca o verde se somete al horneado.Mientras se calienta, se elimina el agua y los gigantes volátiles. El prensado en caliente. Involucra simultáneamente las operaciones deprensado y sinterización. Se obtienen mayor densidad y tamaño mas fino delgrano. El problema es obtener una duración adecuada del troquel atemperaturas elevadas, para lo cual muchas veces se emplean atmósferas deprotección. La compactación isostática. El polvo se encapsula en un recipiente que sepueda comprimir y se sumerge en un fluido presurizado. Las formas delrecipiente y de los corazones removibles determinan la forma del prensado. Elprensado puede ser en caliente o en frio.Algo que cabe señalar dentro de la clasificación de las cerámicas es que los vidriosNO son materiales cerámicos, se estudian de forma aparte, pues aunque tienencaracterísticas similares, no son materiales sólidos sino líquidos subenfriados y suestructura no es cristalina sino amorfa (desordenda).1.5. Materiales poliméricosLos polímeros son materiales que se forman por la unión de cientos de miles demoléculas pequeñas denominadas monómeros. A pesar de que cuando se hablaestos materiales la imagen más recurrente es un envase o una bolsa plástica, lahumanidad ha utilizado materiales poliméricos naturales desde hace mucho tiempo. Elalgodón, la seda, el caucho, el almidón y la celulosa son ejemplo de ello. Además,ahora se sabe que materiales como la la queratina, presente en el cuerpo o la glucosa,sustancia vital para nuestro funcionamiento también polímeros, incluso el formador degenes, el ácido desoxirribubucléico (ADN) es un polímero natural.No obstante, la historia de los polímeros sintéticos es reciente, pues fue hasta el año1862 cuando se produjo el primer polímero sintético. Sin embargo, a partir de esemomento, la fabricación de nuevo
1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES 1.1 Generalidades Para dar una definición de lo que es un material, primero debe entenderse como es que está conformado. Lo primero es que un material está compuesto por elementos, generalmente los elementos químicos encontrados en la naturaleza y representados en la tabla periódica de elementos químicos.
F usi n y cristalizaci n fraccionada (i.e. con segragaci n instant nea) 27 C ristalizaci n 27 F usi n 29 P roblem as 29 C ap tu lo 6: T ip olog a d e rocas gn eas 32 D iagram as para la clasificaci n de rocas gneas 32 A p ndice: C lasificaci n de granitos 38 C lasificaci n S -I-A -M de granitos 38
gran destreza. Entre los pasatiempos más utilizados están: los autodefinidos, la búsqueda de errores, los crucigramas, las sopas de letras, las palabras cruzadas, los sudokus, los jeroglíficos, los dameros, los laberintos, etc. En los kioscos se venden libros de un solo tipo de pasatiempos y entre los más populares y al alcance de casi todos,
1.5 Tipos de Jabón 8 1.5.1 Los Jabones Comunes 8 1.5.2 Los Jabones Humectantes 9 1.5.3 Los Jabones Suaves 9 1.5.4 Los Jabones Líquidos 9 1.5.5 Los Jabones Dermatológicos 9 1.5.6 Los Jabones de Glicerina 9 1.5.7 Los Jabones Terapéuticos 9 1.5.8 Los Jabones Aromáticos 9 1.6 Breve Descripción y Naturaleza de los Componentes
de todos los tipos de manifestaciones, los medios de comunicaciÓn con el mundo invisible, el desarrollo de la mediumnidad, las dificultades y los escollos que se pueden encontrar en la prÁctica del espiritismo. el libro de los mÉdiums o guÍa de los mÉdiums y de los evocadores constituye la continuación de el libro de los espíritus
Los/las letrados/as de los acreedores del causante reconocidos en testamento o por los coherederos, 20% de la escala. b. Los/las letrados/as de los acreedores de los coherederos devengarán los honorarios que correspondan a las fases en que intervengan, conforme a los baremos anteriores. Baremo 153. Debe decir: 153. Petición inicial.
libros de los Salmos. Cada Salmo es completo en sí. Es incorrecto decir: el capítulo 23 de los Salmos. Lo correcto es, el Salmo 23. La división de los libros, de nuestra Biblia, en capítulos y versículos fue hecho por los hombres, pero los Salmos son 'divinamente' divididos. Los títulos de los Salmos también
comprobando así que las tumbas de Abidos comprendían la necrópolis real de los faraones tinitas. Entre los nombres más importantes están Narmer (Menes), Aha, Zer, Khasti y Khasekhemui. Alrededor de las tumbas de los reyes estaban las tumbas de los miembros de la corte, los sirvientes, los asistentes y aun los perros.
6. Identificar a los animales como seres con sentimientos e intereses igual que nosotros. 7. Conocer e identificar los miembros de la familia. 8. Respetar los distintos tipos de familia 9. Reconocer a los animales con los que convivimos como miembros de la familia y respetarlos. 10. Descubrir que los animales también forman sus familias. 11.
