Fundamentos del Enlace Químico, Tipos de Materiales y sus Propiedades

El Enlace Químico

Es la fuerza responsable de la unión estable entre los iones, los átomos o las moléculas que forman las sustancias.

Tipos de Enlaces Químicos

• Enlace Iónico: Se produce entre elementos con afinidad electrónica muy diversa. Suele ser frecuente en sustancias formadas por un metal (cede electrones) y un no metal (captura electrones).
• Enlace Covalente: Se origina entre los átomos de un mismo elemento o de elementos muy parecidos; es frecuente entre no metales.
• Enlace Metálico: Suele darse entre elementos metálicos, ya que poseen, en su capa más externa, electrones capaces de ser compartidos.

Redes Cristalinas de los Metales

• Cúbica Centrada: Los átomos ocupan el centro y los vértices de un cubo.
• Cúbica Centrada en las Caras: Los átomos ocupan los vértices y el centro de las caras del cubo.
• Hexagonal Compacta: Los átomos ocupan los vértices y el centro de las bases del prisma hexagonal.

Clasificación de los Materiales

• Materiales Naturales: Son los que ya existen en la naturaleza.
• Materiales Artificiales: Son los obtenidos a partir de los naturales.
• Materiales Sintéticos: Son los fabricados a partir de los artificiales.
• Materiales Cerámicos: Poseen baja conductividad eléctrica y térmica, son usados como aislantes. Son duros, pero frágiles y quebradizos.
• Materiales Metálicos: Poseen brillo característico, buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, ductilidad y maleabilidad. Son útiles en aplicaciones estructurales o de carga.
• Materiales Plásticos (Polímeros): Formados por largas cadenas moleculares (polímeros) obtenidas a partir de moléculas sencillas (monómeros). Poseen baja conductividad y reducida resistencia, pero buena tenacidad. Tienen muchas aplicaciones.
• Materiales Compuestos: Están formados a partir de dos o más materiales de distintos grupos.
• Materiales de Última Generación: Han sido modificados de forma química o estructural para utilizarlos en aplicaciones para las que no eran útiles los materiales sin modificar. Destacan los materiales nanotecnológicos, los nuevos biomateriales y otros.

Propiedades Físicas de los Materiales

• Extensión: Capacidad que posee un cuerpo para ocupar una parte del espacio tridimensional y adquirir un volumen.
• Impenetrabilidad: Es la resistencia que opone un cuerpo a que otro pueda penetrarlo o traspasarlo y ocupar su lugar.
• Densidad: Es la relación que existe entre la masa de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa.
• Volumen Específico: Es la magnitud inversa a la densidad.
• Peso Específico: Es la relación existente entre el peso de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa.
• Resistividad: Es la resistencia que ofrece al paso de la corriente un elemento de ese material de 1 m de longitud y 1 m² de sección.
• Conductividad Eléctrica: Es la capacidad que posee un material para permitir el paso de corriente eléctrica a través de él. Pueden ser:
  • Conductores: Resistividad muy baja.
  • Aislantes: Conductividad muy baja.
  • Dieléctricos: Son buenos aislantes y se usan para mejorar la eficacia de los condensadores.
  • Semiconductores: Comportamiento eléctrico intermedio; a baja temperatura son aislantes y a alta temperatura son conductores.
  • Superconductores: Son muy buenos conductores de la corriente eléctrica; no pierden energía en forma de calor.

Propiedades Mecánicas de los Materiales

• Cohesión: Resistencia de las moléculas a separarse.
• Dureza: Resistencia que opone un cuerpo a ser penetrado por otro.
• Elasticidad: Capacidad de recobrar la forma primitiva cuando cesa la causa de deformación.
• Plasticidad: Capacidad de adquirir deformaciones permanentes sin llegar a la rotura.
• Ductilidad: Capacidad de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de tracción y extenderse en forma de hilos.
• Maleabilidad: Capacidad de deformarse plásticamente frente a esfuerzos de compresión y extenderse en forma de láminas.
• Tenacidad: Capacidad de absorber energía frente a esfuerzos bruscos exteriores.
• Fragilidad: Escasez de resistencia a los choques bruscos.
• Fatiga: Resistencia a la rotura ante esfuerzos repetitivos de magnitud variable.
• Resiliencia: Capacidad de absorber energía en la zona elástica frente a esfuerzos de rotura.

Propiedades Químicas de los Materiales

• Oxidación: (Ambiente seco y cálido) Es una reacción química en la cual el elemento que se oxida cede electrones al elemento oxidante.
• Corrosión: (Ambiente húmedo) Es la destrucción lenta y progresiva de un material producida por el oxígeno y la humedad. Puede ser:
  • Corrosión Uniforme: El espesor de la zona afectada es igual en toda la superficie del metal. Al disminuir el espesor de la pieza, también decrece su resistencia mecánica.
  • Corrosión Localizada: Produce picaduras, hoyos y surcos en la superficie del material.