INS INSTITUTO TEC NOL NOLOGICO IC O SUPERIO IOR R DE ALVARADO – Campus Medellín
ING INGENIE NIERÍA INDU INDUS STRIAL IAL Materia: Pro Pro p ieda ed a d es d e lo s M a teri eria les Docente: Ing. ng . Nayel Na yelii Ro d rig uez uez C o ntre ntre ra s Semestre - Grupo - Sistema: 2do. Semestre - “A” - Sabatino Tema 2.2 “Materiales Puros” Product oducto Acad Ac adémi émic c o: Resumen Presenta: Fe rnánd ná nde e z O rtiz tiz Elia s M ig uel ue l He rnánd ná ndez ez C a rmona Humb umb ert erto Hernández Ricarte Pedro Héctor Lagunes Banda Pedro Antonio M endoz endo za Buzón uzón J a c queli queline
MEDELLIN DE BR BRAVO, VO , VER VER.. FEB FEB--J UN 2014 2014
INTRODUCCION El primer intento de hacer una clasificación de los materiales encontrados en la naturaleza fue hec ho por el químico el químico J . W. Döbenreiner en 1829. Él orga nizó un sistema de c lasifica ción de elementos en el que éstos se agrupaban en conjuntos de tre, denominados tríadas. Las propiedades químicas de los elementos de una tríada eran similares y sus propiedades físicas variaban de manera ordenada con su masa 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 otros dos. Para 1850 ya se podían contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera clasificación c oherente. En 1869, el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev desarrolló una tabla periódica de los elementos según el orden c rec iente de sus masas atómicas. Colocó los elementos en columnas verticales empezando por los más livianos, cuando llegaba a un elemento que tenía propieda des semejantes a las de otro elemento empezaba otra columna. Mendeleiev perfeccionó su tabla acomodando los elementos en filas horizontales. Su sistema le permitió predecir con bastante exactitud las propiedades de elementos no descubiertos hasta el momento. En 1914, el físico y químico inglés, Henry Moseley, descubrió que los átomos de cada elemento tienen un número único de protones en sus núcleos, siendo el número de protones igual al número atómico del átomo. Moseley organizó los elementos en orden ascendente de número atómico y no en orden ascendente solucionando los problemas de ordenamiento de los elementos en la tabla periódica. La organización que hizo Moseley de los elementos por número atómico generó un claro patrón periódico de propiedades.
Estructura de los Materiales Puros Son aquellos que están tal y como son en la naturaleza sin sufrir ningún cambio o alteración, los materiales mas puros son los que se encuentran en la tabla periódica. 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, ya sea de manera alotrópica. Los materiales puros se clasifica n en: Metales, Metaloides y No Metales.
Metales Los metales, cuando estos están en su estado sólido, sus átomos se alinean de manera regular en forma de mallas tridimensionales. Estas mallas pueden ser reconocidas fácilmente por sus propiedades químicas, físicas o por medio de los rayos X. Cuando un material cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un material polimorfo o alotrópico. Cada tipo de malla en los metales da diferentes propieda des, no obstante q ue se trata del mismo material, así por ejemplo en el ca so del hierro a leado con el carbono, se pueden encontrar tres diferentes tipos de mallas: la malla cúbica de cuerpo centrado , la malla cúbica d e c ara centrada y la malla hexago nal compacta. Los materiales metálicos tienden a ordenarse de forma más compacta, de 3 maneras: Cúbica centrada en el interior: Tiene átomos en cad a uno de los vértices del cubo que integra a su estructura y un átomo en el centro. Se encuentran con esta estructura el cromo, el molibdeno y el wolframio. Cúbica centrada en las caras: Tiene átomos en los vértices y en cada una de sus caras, su cambio es notado además de por los rayos X por la modificación de sus propiedades eléctricas, por la absorción de calor y por las distancias intermoleculares.
A temperatura elevada el aluminio, la plata, el cobre, el oro, el níquel, el plomo y el platino son a lgunos de los metales que tienen esta estructura de malla. Al Ag C u Au Ni Pb Pt. Hexagonal compacta: La malla hexagonal compacta se encuentra en metales como el berilio, cadmio, magnesio, y titanio. Es una estructura que no permite la malea bilidad y la ductilida d, es frágil. De las características de los metales que influyen notablemente en sus propiedades es el tamaño de grano, el cual depende de la velocidad de enfriamiento en la solidificación del metal, la extensión y la naturaleza del calentamiento que sufrió el metal al ser ca lentado. Grano de las estructuras metálicas: Cuando un metal en su estado líquido se enfría sus cristales se van solidificando formando estructuras dendríticas, las que crecen uniformes hasta que se encuentran con otra estructura que también ha estado creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructuras se forman los límites de los granos de los materiales. Entre más lento el enfriamiento de un material, mayor uniformidad en el crec imiento de los granos, o sea estos serán de menor tamaño. Un material con granos pequeños será más duro que un con granos grandes, debido a que los granos grandes tienden a fracturarse y deslizarse uno sobre el otro, lo que no sucede c on los granos pequeños.
No Metales Tiene una estructura hexagonal, los distintos modos de empa quetamiento en un cristal dan lugar a las llamadas fases polimórficas (fases alotrópicas para los elementos), que a los materiales distintas propiedades. Por ejemplo, de todos son c onocidas las distintas apa rienc ias y propiedades del elemento químico C arbono, que se presenta en la Naturaleza en dos formas cristalinas muy diferentes el diamante y el grafito: Formas alotrópicas del Carbono en la naturaleza G rafito (c arbono puro) Diamante (carbono 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 diferenc ias. Diamante, con estructura muy compacta Grafito, con estructura atómica en láminas Estructura de los No M etales
Formas alotrópicas del oxígeno; se puede encontrar en forma atómica, En la naturaleza en el aire de forma de gas en O2 formando pa rte del aire que respiramos. Aunque resulten ser el mismo elemento, tienen características diferentes debido a su estructura molec ular. (O3), altamente oxida nte debido a la inestabilidad de su estructura molecular y tóxico a concentraciones elevadas. Puede tener efec tos corrosivos sobre materiales y, a determinada s concentraciones, efectos irritantes sobre las mucosas de los seres vivos.
Metaloides Los metaloides o semimetales son elementos químicos que no se pueden clasificar dentro de los metales, ni tampoco dentro de los no metales, porque presentan características de ambos, por ejemplo, los metales son conductores, los no metales son aislantes, mientras que los metaloides son semiconductores, que transmiten la corriente eléctrica en un solo sentido. J unto con los Metales y los No metales, los Metaloides comprenden una de las tres categorías de elementos químicos siguiendo una clasificación de acuerdo con las propiedades de enlace e ionización. Sus propiedades son intermedias entre los metales y los no metales. No hay una forma unívoc a de distinguir los metaloides de los metales verdaderos, pero generalmente se diferencian en que los metaloides son semiconductores antes que conductores. Son considerados metaloides los siguientes elementos: Boro (B) Silicio (Si) Germanio (Ge) Arsénico (As) Antimonio (Sb) Telurio (Te) Polonio (Po)
Características de los metaloides: Semiconductores de la electricida d, la c onducen solo en un sentido Estado sólido a temperatura ambiente La mayoría brilla como los metales Ma los conductores del calor Cuando reaccionan c on metales, se c omportan como NO metales, y cuando reaccionan c on NO metales, se c omportan como metales.
El boro es un elemento metaloide, semiconductor, trivalente que existe abundantemente en el mineral bórax. El boro presenta multitud de formas alotrópicas que tienen como elemento estructural común un icosaedro regular. El elemento químico puede adoptar una gran variedad de estructuras diferentes que son, además, extremadamente sensibles a la presencia de pequeñas cantidades de impurezas químicas.
BIBLIOGRAFIA
Clasificacion de los Materiales: http://www.andragogy.org/_Cursos/Curso00188/Temario/pdf%20lecc ion%201/lec ci%C3%B3n%201.pdf Propiedades de los Materiales: http://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/propiedad-de-losmateriales/1-1-generalidades/ Materiales Puros: http://www.slideshare.net/guest7ff3cc/materialespuros-1073767 Generalidades de los Materiales: http://blog.utp.edu.co/metalografia/2012/08/01/1-generalida desde-los-materiales/
