Resúmenes de la clases 2,3,4,5

Materia :

Ciencias de los Materiales

Profesor: Wilfredo Urriola

Nombre:

Mitchell Y Ruiz

Cedula:

8-8351283

Historia de los materiales

Edad de piedra

El hombre primitivo desarrolló una gran destreza para crear armas punzo- cortantes, tales como cuchillos, flechas y lanzas, para defenderse de las bestias.

El hombre del neolítico descubrió que la arcilla (barro) se ablandaba al mezclarse con agua, y se endurecía al secarse. Este ciclo de ablandamiento- endurecimiento se podía repetir una y otra vez al ir añadiendo agua. Cuando se introducían los bloques de arcilla húmeda dentro de una hoguera por un determinado tiempo, éstos quedaban permanentemente endurecidos al enfriarse y eran resistentes al agua.

Edad del cobre

El hombre neolítico descubrió que el cobre natural podía ser suavizado al calentarlo, y endurecido al deformarlo mediante martilleo.

El cobre desplazó progresivamente a la piedra y se posicionó como el material preferido por el hombre para la fabricación de herramientas y objetos ceremoniales.

Sin embargo, una vez que el cobre natural escaseó, el hombre se vio obligado a poner su atención en los metales contenidos en los minerales.

Edad de bronce: desarrollo de aleaciones

• Los metales puros eran demasiado suaves para ser empleados como armas.

• Descubrieron que al mezclar mineral de estaño y mineral de cobre, previo al proceso de fundición, el producto resultante presentaba ventajas significativas en relación con todos los metales conocidos hasta entonces.

• El nuevo material era: – Más fácil de fundir que el cobre – Podía fluir más fácilmente dentro de los moldes (sin burbujas de gas) – Se endurecía más rápido después de ser vaciado – Podía endurecerse más mediante el martilleo. → Bronce: metal idóneo para la fabricación de armas

• El hombre primitivo descubrió, desarrolló y perfeccionó las técnicas que permiten producir metales con propiedades sustancialmente diferentes a las de sus constituyentes individuales; es decir, inventó las aleaciones.

Edad de hierro

• Se calentaba el hierro dentro de un horno de carbón, se martillaba la pieza para compactarla y se removía el óxido producido, repitiendo el procedimiento varias veces.

• Durante el calentamiento en el horno, los átomos de carbono se difundían hacia el interior del hierro.

Propiedades Físicas

Las propiedades físicas son aquellas que logran cambiar la materia sin alterar su composición. Estas propiedades pueden variar en tres estados distintos como: Estado Sólido, Líquido y Gaseoso.Estado Sólido

Se producen cuando los materiales se encuentran a una baja temperatura provocando que sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras cristalinas definidas, lo que les permite soportar fuerzas sin deformación. Los sólidos son calificados como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión.

Las sustancias en estado sólido tienen las siguientes características:

Forma definida.

Incompresibilidad (no pueden comprimirse)

Resistencia a la fragmentación.

Volumen tenso.

Estado LíquidoSe produce cuando dicho material adquiere el punto de fusión y su principal característica es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene.

El estado líquido presenta las siguientes características:

Fuerza de cohesión menor.

Toma la forma del envase que lo contiene.

En frío se comprime.

Posee fluidez.

Estado Gaseoso

Se alcanza esto punto aumentando la temperatura de dicho material para llegar hasta su ebullición.Los átomos o moléculas del gas se encuentran libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con mayor propiedad debería decirse que se distribuye o reparte por todo el espacio disponible.

El estado gaseoso presenta las siguientes características:

Fuerza de cohesión casi nula.

Sin forma definida.

Toma el volumen del envase que lo contiene.

Se puede comprimir fácilmente.

Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los contienen.

Los gases se mueven con libertad.

Estructura atómica

El conocimiento de la estructura electrónica nos permite interpretar las semejanzas y diferencias entre las propiedades químicas de los elementos. Además la mayoría de las reacciones químicas implican una reorganización de la estructura electrónica externa de los átomos.

Orbitales electrónicos

Nivel de energía

En un átomo los electrones ocuparán orbitales de forma que su energía sea la menor posible. Por ello se ordenan los orbitales en base a su nivel energético creciente.

Unidad de masa atómica (uma)

como su nombre lo indica, una unidad para medir masas atómicas y masas atómicas relativas. Recordemos que la masa atómica es la suma de las masas de protones y neutrones de un átomo en particular, y varía en los distintos isótopos, a diferencia del peso atómico.

Electrones, protones y neutrones

Los átomos, electrones, neutrones y protones son los bloques de construcción básicos de la materia. Los neutrones y protones forman el núcleo de un átomo, mientras que los electrones se mueven alrededor del núcleo. El número de estas partículas que conforman un átomo es lo que ayuda a diferenciar los elementos uno de otro, con los elementos que contienen más protones listados más alto en la tabla periódica.

Enlaces entre atomos

Un enlace atómico es un enlace químico. El enlace químico es el proceso físico responsable de las interacciones entre átomos y moléculas. La variedad de enlaces es amplia. Está el covalente, el iónico, el de hidrógeno, el metálico, así como otros tipos de enlaces, y todos tienen una conexión que funciona en muchas cosas diarias. Hay dos tipos diferentes de enlaces atómicos: los primarios y los secundarios. Los enlaces primarios producen los enlaces químicos que mantienen a los átomos unidos.

Tipos de enlaces atómicos

Hay dos tipos de enlaces: los primarios y los secundarios; y los primarios se dividen en tres, el metálico, el covalente y el iónico. Los enlaces secundarios son subdivisiones de los enlaces, y se consideran más débiles.

Enlace metálico

Los enlaces metálicos son un metal y comparten vínculos externos con los átomos de un sólido. Cada átomo desprende una cargapositiva perdiendo sus electrones más externos, y los electrones (de carga negativa) mantienen a los átomos metálicos unidos.

Enlace iónico

Los átomos está rellenos con una capa externa de electrones. Estas capas de electrones se llenan transfiriendo electrones de un átomo al de al lado. Los átomos donantes obtienen una carga positiva y los receptores tendrán carga negativa. Se atraerán entre ellos al ser positivo y negativo, y entonces ocurrirá el enlace.

Enlaces covalentes

A los átomos les gusta compartir sus electrones y esto hace que su capa externa esté completa. Un enlace covalente se produce cuando se comparten átomos y electrones. Esto produce un fuerte enlace covalente.

Enlaces secundarios

Los enlaces secundarios son significativamente más débiles que los primarios ya que producen conexiones más débiles, y crean deformaciones en el enlace. Los enlaces secundarios incluyen los de hidrógeno y los de van der Waals.

Enlaces de hidrógeno

Un enlace común es el enlace de hidrógeno. Son los más comunes en las moléculas con enlace covalente que contengan hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno se producen entre átomos covalentes y oxigenados. Esto lleva a cargas eléctricas muy pequeñas alrededor del enlace de hidrógeno, y cargas negativas alrededor de los enlaces oxigenados.

Enlaces de van der Waals

Los enlaces de van der Waals son el enlace más débil, pero son unos gases increíblemente importantes, que son enfriados a temperaturas bajas. Estos enlaces son creados por pequeñas cargas de electrones positivos y negativos que producen una carga débil. Los enlaces de van der Waals se anulan por la energía térmica, causándoles una disfunción.

Átomo

Definimos átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas,los átomos están formados por partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas.

Generalmente, estas partículas subatómicas con las que están formados los átomos son tres: los electrones, los protones y los neutrones. Lo que diferencia a un átomo de otro es la relación que se establecen entre ellas.

Los electrones tienen una carga negativa y son las partículas subatómicas más livianas que tienen los átomos.

Número atómico

El número atómico es el número de cargas positivas elementales, o protones, que transportan los núcleos de todos los isótopos de un elemento dado.

Isótopos

Un isótopo es un átomo cuyo núcleo tiene el mismo número de protones pero diferente número de neutrones.

Masa atómica

la masa atómica es aquella que surge de la totalidad de masa de los protones y neutrones pertenecientes a un único átomo en estado de reposo

Enlace iónico

Solubles en soluciones acuosas.

- Altos punto de fusión.

- Interacción entre metales y no metales.

- Estructura cristalina en sistema cúbico.

- En solución son buenos conductores de electricidad

Configuración electrónica estable

son todos los elementos que estan en el grupo VIII si no me equivoco..

Son los el Helio, Neon, Argon y otros dos... solo estos elementos que poseen una molécula

monoatómica. es decir de un solo átomo.. la características de estos elementos, son que os electrones que poseen logran saturar el

nivel que les corresponde

ESTRUCTURAS CRISTALINAS

La estructura cristalina, formada por la distribución de átomos, iones o moléculas, es en realidad la que constituye la base material que forma el cristal. Mientras que la red cristalina refleja el hecho de que el cristal es periódico y por ello, determina la simetría tratada hasta el momento, la estructura del cristal no sólo determina su periodicidad, marcada por la red y por la celda unidad de la misma, sino que determina el motivo, es decir, la parte material constituida por átomos, iones y moléculas que llenan la citada celda unidad.

Sistemas Cristalinos

Existen seis tipos de sistemas cristalinos. Según los elementos de simetría que presentan -ejes, planos y centro de simetría- se denominan: cúbico, tetragonal, rómbico, hexagonal, monoclínico y triclínico. A su vez, estos sistemas, se distribuyen en tres grupos, de acuerdo con las relaciones de longitud de sus ejes cristalográficos (x, y, z, x´1)

Grupo isométrico

Los tres ejes cristalográficos tienen igual longitud (x=y=z).

Sistema cúbico

Los tres ejes cristalográficos tienen la misma longitud (x=y=z). Se cortan perpendiculares entre sí, es decir que los ángulos -Alfa, Beta y Gamma- que forman miden 90°.

Grupo dimétrico

Se caracteriza por tener dos ejes cristalográficos iguales y uno desigual.

Sistema tetragonal

En este sistema los dos ejes horizontales son iguales y el tercero -vertical- es mayor a los anteriormente nombrados (x=y≠z).Los ejes se cortan perpendicularmente, o sea que sus ángulos -Alfa, Beta y Gamma- son de 90°.

Sistema hexagonal

Consta de cuatro ejes cristalográficos, de los cuales tres son horizontales e iguales entre sí. El cuarto eje (z) -vertical- es mayor a los anteriores (x=y=x´1≠z).Los ángulos verticales -Alfa, Beta y Delta- miden 90°. El ángulo horizontal -Gamma- es de 120°.

Grupo trimétrico

Se caracteriza por poseer sus tres ejes cristalográficos de diferentes longitudes (x≠y≠z).

Sistema rómbico

Los tres ejes cristalográficos presentan distinta longitud (x≠y≠z) y se cortan perpendicularmente formando ángulos rectos, es decir que Alfa, Beta y Gamma miden 90°.

Sistema monoclínico

Los tres ejes cristalográficos presentan distinta longitud (x≠y≠z). Los ángulos Alfa y Gamma miden 90°; el ángulo Beta, es mayor a 90°.

Sistema triclínico

Los tres ejes cristalográficos presentan distinta longitud (x≠y≠z) y no se cortan en ángulos rectos. Los ángulos Alfa, Beta y Gamma son distintos a 90°.

Redes de Bravais

Las Redes de Bravais o celdas unitarias, son paralelepípedos que constituyen la menor subdivisión de una red cristalina que conserva las características generales de toda la reticula, de modo que por simple traslación del mismo, puede reconstruirse el sólido cristalino completo.

En función de los parámetros de la celda unitaria, longitudes de sus lados y angulos que forman, se distinguen 7 sistemas cristalinos.

Estructuras metálicas

Las estructuras metalicas, son estructuras diseñadas en por lo menos 80% de secciones metalicas y que son capaces de soportar las cargas necesarias incluidas en el diseño, sea cual sea el uso que se les vaya a dar (edificios, maquinarias, etc), son importantes este tipo de estructuras porque son las de mayor resistencia a cualquier carga que se les imponga en la actualidad, superan incluso la resistencia de las estructuras tradicionales de concreto, las partes de la maquina de soldar las desconozco, pero sé que los puntos de soldadura en una estructura no deben ser desgastados ni pobres porque compromenten la resistencia de la estructura a las cargas en forma general, y también se debe evitar someter a muy altas temperaturas por mucho tiempo durante la soldadura a los elementos a soldar porque pierden sus propiedades iniciales.

Estructuras cerámicas

Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos compuestos por elementos metálicos y no metálicos vinculados químicamente. Pueden ser cristalinos, no cristalinos o una mixtura de ambos.

Poseen una alta dureza y resistencia al calentamiento, pero tienden a la fractura frágil. Se caracterizan principalmente por su bajo peso, alta rigidez y baja tenacidad, alta resistencia al calor y al desgaste, poca fricción y buenas propiedades aislantes.

Los materiales cerámicos son baratos, pero su procesado hasta producto terminado es normalmente lento y laborioso. Además, la mayoría de estos materiales se daña fácilmente por impacto a causa de su baja o nula ductilidad.

D e fe c t o s c r i s t a l i n o s

y e s t r u c t u ra s n o c r i s t a l i n a s

I m p e r fe c c i o n e s

Las imperfecciones se encuentran dentro de la zona de ordenamiento de largo alcance (grano) y se clasifican de la siguiente manera:

DEFECTOS PUNTUALES(puntos defectuosos):

Defectos puntuales: Los defectos puntuales son discontinuidades de la red que involucran uno o quizá varios átomos. Estos defectos o imperfecciones,, pueden ser generados en el material mediante el movimiento de los átomos al ganar energía por calentamiento; durante el procesamiento del material; mediante la introducción de impurezas; o intencionalmente a través de las aleaciones.

Huecos: Un Hueco se produce cuando falta un átomo en un sitio normal. Las vacancias se crean en el cristal durante la solidificación a altas temperaturas o como consecuencia de daños por radiación. A temperatura ambiente aparecen muy pocas vacancias, pero éstas se incrementan de manera exponencial conforme se aumenta la temperatura.

Defectos intersticiales: Se forma un defecto intersticial cuando se inserta un átomo adicional en una posición normalmente desocupada dentro de la estructura cristalina. Los átomos intersticiales, aunque mucho más pequeños que los átomos localizados en los puntos de la red, aún así son mayores que los sitios intersticiales que ocupan; en consecuencia, la red circundante aparece comprimida y distorsionada. Los átomos intersticiales como el hidrógeno a menudo están presentes en forma de impurezas; los átomos de carbono se agregan al hierro para producir acero. Una vez dentro del material, el número de átomos intersticiales en la estructura se mantiene casi constante, incluso al cambiar la temperatura.

Defectos sustitucionales: Se crea un defecto sustitucional cuando se remplaza un átomo por otro de un tipo distinto. El átomo sustitucional permanece en la posición original. Cuando estos átomos son mayores que los normales de la red, los átomos circundantes se comprimen; si son más pequeños, los átomos circundantes quedan en tensión. En

cualquier caso, el defecto sustitucional distorsiona la red circundante. Igualmente, se puede encontrar el defecto sustitucional como una impureza o como un elemento aleante agregado deliberadamente y, una vez introducido, el número de defectos es relativamente independiente de la temperatura.