Fundamentos del Enlace Químico, Tipos de Materiales y sus Propiedades
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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.