Apuntes, resúmenes, trabajos, exámenes y ejercicios de Química de Universidad

Microestructuras Fundamentales de los Aceros

Los aceros, aleaciones de hierro y carbono, presentan diversas microestructuras que determinan sus propiedades mecánicas. Estas microestructuras se forman durante el enfriamiento desde la fase austenítica y dependen de la composición química y la velocidad de enfriamiento.

Componentes Principales

Ferrita: Es una solución sólida de carbono en hierro alfa (estructura cúbica centrada en el cuerpo, BCC). La ferrita es blanda y dúctil.

Cementita: Es un carburo de hierro (Fe₃C) con estructura ortorrómbica. La cementita es dura y frágil.

Perlita: Es un constituyente eutectoide formado por láminas alternas de ferrita y cementita. Se obtiene en aceros recocidos.

Austenita: Es una solución sólida de... Continuar leyendo "Microestructuras Fundamentales de los Aceros: Composición y Formación" »

Clasificación Fundamental de Materiales y Estructuras Atómicas

I. Clasificación Principal de Materiales

• METALES: Grupo de materiales que presentan características generales de buena conductividad, ductilidad y resistencia.
• CERÁMICOS: Se caracterizan por una buena resistencia y altas temperaturas de fusión, poca ductilidad y baja conductividad eléctrica (ejemplos: porcelana, ladrillo, vidrio).
• POLÍMEROS: Se obtienen al unir moléculas gigantes de átomos. Presentan baja resistencia, baja conductividad eléctrica y bajas temperaturas de fusión.
• COMPUESTOS: Combinación de dos o más materiales para formar uno con propiedades poco comunes.
• SEMICONDUCTORES: Tienen conductividad eléctrica intermedia.

II. Arreglos Atómicos y Orden Estructural

Arreglos

Preparación de la Oblea de Silicio

Se utiliza el método de Czochralski para obtener un cristal de silicio (Si) de gran tamaño, material con el que se fabrican los circuitos integrados (CIs). Este método consiste en depositar un cristal de silicio, conocido como "semilla", en un recipiente que contiene silicio fundido. La semilla se gira y se desplaza hacia arriba para conseguir un cilindro de silicio monocristalino. Posteriormente, este cilindro se corta en rebanadas muy finas llamadas obleas (con un espesor del orden de 1 mm), que finalmente se pulen para obtener una superficie perfectamente lisa.

Oxidación

Este es un proceso necesario para obtener el dióxido de silicio (SiO₂), que se utiliza como capa aislante en los circuitos integrados.... Continuar leyendo "El Proceso de Fabricación de Circuitos Integrados: De la Oblea al Chip" »

Estructuras Cristalinas

Tipos de Estructuras Cristalinas

• Antifluorita: Se basa en un empaquetamiento cúbico compacto donde los cationes ocupan todos los huecos tetraédricos. Nªa: 4 Nªc: 8 2:1 (2 de catión por uno de anión). Lo forman óxidos y sulfuros de metales alcalinos. La relación de radio es 0,225. Ejemplo: K₂O, K₂S, Li₂O, Na₂O, Na₂Se.
• Arseniuro de Níquel: Se basa en el empaquetamiento hexagonal compacto de aniones con los cationes ocupando todos los huecos octaédricos. Nªa: 6 Nªc: 6 1:1. Ejemplo: NiAs, NiS, FeS, PtSn.
• Wurtzita: Se basa en el empaquetamiento hexagonal compacto de aniones con cationes ocupando la mitad de los huecos tetraédricos. Nªa: 6 Nªc: 6 1:1 Nªc por celda unidad: 4. Ejemplo: ZnS, ZnO, BeO.
• Fluorita: Se

Aceros a Temperatura Ambiente según el Porcentaje de Carbono

La composición de las fases presentes en el hierro y el acero depende fundamentalmente del contenido de **carbono**:

• Acero: Contiene entre 0.03 % y 2 % de carbono.
• Ferrita: Contiene entre 0.008 % y 0.025 % de carbono.
• Ledeburita: Contiene 4.3 % de carbono.
• Austenita: Contiene hasta 2 % de carbono (solución sólida).
• Fundición (Hierro Fundido): Contiene del 2 % al 6.67 % de carbono.
• Perlita: Constituida por 0.8 % de carbono (mezcla eutectoide de ferrita y cementita).
• Cementita: Contiene 6.67 % de carbono (carburo de hierro, Fe₃C).

Una microestructura compuesta por **50% ferrita y 50% perlita** correspondería a un acero con un porcentaje de carbono situado entre 0.008 % y 0.85 %.

Corrosión

Propiedades de los Gases

El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores al tamaño del diámetro real de las moléculas. Resulta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o número de moles (n).

Características de los Gases

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:

1. Adaptabilidad: Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.
2. Compresibilidad: Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares,

Isótopos y su Aplicación en el Diagnóstico Médico

Los isótopos son átomos que comparten el mismo número atómico, pero difieren en su masa atómica. Esto se debe a que, aunque tienen el mismo número de protones, varían en el número de neutrones. Por ejemplo, algunos isótopos se utilizan en el diagnóstico de enfermedades como el cáncer.

Comparación de Propiedades Atómicas: Radio y Azufre

A continuación, se comparan el potasio (K) y el bromo (Br) en términos de radio atómico, electroafinidad y potencial de ionización:

• Potasio (K): Configuración electrónica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹. Número cuántico: n=4, l=0, m=0.
• Bromo (Br): Configuración electrónica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵. Número cuántico: n=4, l=1, m=0.

Se compararán... Continuar leyendo "Explorando Isótopos, Radio Atómico y Propiedades Químicas" »

Introducción a los Procesos Industriales

Un proceso industrial es la transformación controlada de materia prima para la obtención de productos determinados. Las corrientes de entrada son los insumos o materia prima, y las corrientes de salida son los productos deseados.

Si no existen flujos de entrada y salida, se habla de un sistema cerrado o aislado. Si, por el contrario, hay corrientes de entrada y salida, hablamos de un sistema abierto. Un sistema corresponde a cualquier porción determinada o total de un proceso.

Clasificación de los Procesos

Según la variación en el tiempo:

• Un proceso en estado estacionario es aquel donde las variables no cambian con el tiempo; todas las variables tienen el mismo valor en el tiempo.
• Un proceso transiente

Cálculos de Equilibrio Químico y Constantes (Kp y Kc)

800ºC a) Kp = Kc(RT)ⁿ = 1,39x10⁵ b)

Kp = x·(3x)³/(15-x)² x = 13

[AB₂) = 15 moles Kc = (15)/(3·2) a) Se desplaza a la derecha.

2,5 = (15+x)/(3-x)² x = 0,51 b) Co inic: 3M, 2M, 15M

Co equi: (3+x)·2M; (2+x)·2M; (15-x)·2M Kc = 2,5; 2,5 = 2(15-x)/[(3+x)·(2+x)] x = 0,89 c) Co inic: 3M, 2M, 15M Co equi: (3-x)·2M; (2-x)·2M; (15+x)·2M Kc = 2,5; x = 0,66 (porque la otra solución daría más moles de los formados). B -> C + A a) ΔH_r = -350 + 295 = -55 kJ/mol b) ΔS = (25 J/K·mol + 50 J/K·mol) - (20 J/mol·K + 2(10 J/K·mol)) = 35 J/K·mol; 35 J/K·mol = 0.035 kJ/K·mol ; ΔG = ΔH - TΔS = (-55 kJ/mol) - (298 K · 0.035 kJ/K·mol) = -65.43... Continuar leyendo "Equilibrio Químico, Ácidos y Bases, Termoquímica, Ozono y Química Orgánica" »

Laboratorio N°1: Operaciones de Secado en un Sistema Particulado

Objetivos

• Determinar la cinética de secado de un sistema particulado.
• Estudiar el efecto de variables cinéticas como el tamaño de partícula y el tiempo de secado.

Aplicaciones

El proceso de secado se aplica al concentrado húmedo para evitar reacciones no deseadas en la fusión/conversión, mejorar la operación y el carguío de estos procesos, y optimizar el balance térmico en la operación siguiente. Para lograr esto, se utilizan secadores rotatorios, de lecho fluidizado y de tubos de vapor.

El proceso de secado del concentrado se realiza para evitar el peligro de explosión en la fundición, reducir el volumen de gas a reproceso, evitar la posibilidad de corrosión y aumentar... Continuar leyendo "Estudio de Operaciones Unitarias y Procesos Metalúrgicos: Secado, Calcinación y Fusión" »