Materiales orgánicos e inorgánicos Donde sí se distinguen claramente unidades aisladas, es en los llamados materiales orgánicos, en donde aparece el concepto de entidad molecular (molécula), formada por átomos enlazados entre sí, pero en donde la unión entre las moléculas, dentro del cristal, es mucho más débil ( cristales moleculares). Son generalmente materiales más blandos e inestables que los inorgánicos.
Estructura cristalina de un material orgánico: cinnamida
En las proteínas también existen unidades moleculares como en los materiales orgánicos, pero mucho más grandes. Las fuerzas que unen estas moléculas son también similares, pero su empaquetamiento en los cristales deja muchos huecos que se rellenan con agua no ordenada y de ahí su extrema inestabilidad.
Estructura cristalina de una proteína: AtHal3
En la estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los motivos repetitivos son átomos o iones enlazados entre sí, de modo que generalmente no se distinguen unidades aisladas y de ahí su estabilidad y dureza ( cristales iónicos, fundamentalmente)
Estructura cristalina de un material inorgánico: el alfa-cuarzo
Los distintos modos de empaquetamiento en un cristal dan lugar a las llamadas fases polimórficas (fases alotrópicas para los elementos), que confieren a los
cristales (a los materiales) distintas propiedades. Por ejemplo, de todos son conocidas las distintas apariencias y propiedades del elemento químico Carbono, que se presenta en la Naturaleza en dos formas cristalinas muy diferentes, el diamante
(carbono
puro)
Diamante
y
el
grafito
(carbono
Grafito
puro):
El grafito es negro, blando y un lubricante excelente, lo que sugiere que sus átomos deben estar distribuidos (empaquetados) de un modo que puedan entenderse sus propiedades. Sin embargo, el diamante es transparente y muy duro, por lo que debe esperarse que sus átomos estén muy fijamente unidos. En efecto, sus estructuras sub-microscópicas (a nivel atómico) dan cuenta de sus diferencias:
Diamante,
con
estructura
muy Grafito,
compacta
con
estructura
atómica
en
láminas
El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Estructura cristalina
Cúbica o hexagonal (diamante); hexagonal (grafito)
o
romboédrica
Otros materiales inorg ánicos:
Silicatos
Son una familia de Compuestos cuya unidad estructural es el SiO 44- el cual tiene una geometría tetraédrica, en la cual un átomo de Silicio se encuentra en el centro y los átomos de Oxígeno en los vértices (Ver Diagrama).
Si se protona completamente el ión SiO 44- se obtiene ácido silícico el cual se convierte en SiO2.2H2O. La Clasificación de los Silicatos es la siguiente: •
•
Ortosilicatos: Son los que contienen iones SiO 44-. Sorosilicatos: Conjuntos de 2 a 6 unidades tetraedricas unidos en forma lineal mediante iones de oxígeno comunes. Diagrama.
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Ciclosilicatos: Silicatos en los que las unidades forman anillos de tres y seis tetraedros. Diagrama.
Inosilicatos: Silicatos en los cuales los tetraedros forman filamentos de
•
longitud indefinida. Diagrama.
Filosilicatos: Silicatos en los cuales se forman láminas compuestas de
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tetraedros. Diagrama.
•
Tectosilicatos:
Las
unidades
tetraedricas
forman
una
estructura
tridimensional. Vidrio
Los Vidrios son materiales que habiendo sido fundidos previamente se hacen rígidos sin cristalizar durante el proceso de enfriamiento. En cierta forma, el Vidrio se asemeja a un líquido sub-enfriado. Las estructuras vítreas se producen uniendo los tetraedros de sílice u otros grupos iónicos para formar una estructura reticular no cristalina.
Los Vidrios de Silicato son los vidrios más usados. La Sílice fundida, formada a partir de SiO2 puro se mezcla con óxidos "formadores de vidrio" tales como PbO, Al2O3 y "modificadores" (desvitrificadores) tales como CaO y Na2O. Los Vidrios no silicáticos se pueden producir a partir de BeF 2, GeO2, B2O3. Algunos vidrios se producen combinando SiO 2 y B2O3
Cemento
El Cemento Pórtland se fabrica al mezclar arcillas (que son silicatos), caliza y algunos componentes menores. Estos se cuecen a 1700 °C para formar una escoria de silicatos.
Tanto el Ca2SiO4 como el Ca3SiO5 son componentes importantes del cemento como lo son los análogos del aluminio que se forman a partir del contenido de aluminio de las arcillas.
La Escoria, que se compone de estos ortosilicatos, aluminatos y otros componentes menores (pero también importantes), se pulveriza para obtener el Cemento. Por "hidratación", una mezcla de arena y cemento forma un fluído que puede ser vaciado. Suele agregarse grava o roca triturada como refuerzo de la matriz de silicato, la mezcla en conjunto fragua para formar lo que se conoce como Concreto. La química de estos sistemas es complicada y sigue en estudio.
