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CIENCIA DE MATERIALES. INTRODUCCIÓN

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TIPOS DE ENLACES

A. ENLACES PRIMARIOS 1. Enlace Metálico

Los átomos de los metales ceden sus electrones de valencia para alcanzar la

configuración de un gas noble. De esta manera quedan cargados positivamente. Los

electrones quedan moviéndose como en una nube.

2.Enlace Iónico

Los átomos de los elementos metálicos (especialmente de los grupos IB, II,B y IIIA),

ceden sus electrones de valencia a los átomos no metálicos. Al perder los

electrones, se forman iones positivos y aquellos que ganan electrones, se

convierten en iones negativos. El caso más típico es el del Cloruro de Sodio

(NaCL)

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3. Enlace Covalente

Se da entre átomos no metálicos de la parte central de la tabla periódica . Estos átomos se atraen entre ellos para compartir electrones y completar el último nivel de energía para ser semejantes a un gas noble. Por ejemplo, en el diamante los enlaces son covalentes.

Ejemplo de enlace covalente no polar, en una molécula de cloro. Los átomos son iguales (electronegatividad cero).

B. ENLACES SECUNDARIOS. FUERZAS DE VAN

DER WAALS Enlaces de Van der Waals.

Son enlaces más débiles que los anteriores. En los gases inertes, cuyas estructuras

electronicas son estables y entre moléculas que presentan enlaces covalentes.

Se dan entre dipolos atómicos o moleculares por la atracción entre esxremos de un

dipolo positivo y un o negativo en dipolos inducidos y moleculas que tienen

dipolos permanentes (moléculas polares)

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Enlace de hidrógeno.

Este enlace secundario se da entre algunas moléculas que tienen hidrógeno como uno de sus componentes.

Dependiendo del tipo de enlace, se origina una fuerza

atractiva, FA entre dos átomos, cuya magnitud varía

con la distancia entre átomos.

Cuando se aproximan dos átomos, sus últimos niveles de

energía se sobreponen y aparecen fuerzas de

repulsión, FR. La fuerza neta será la suma de las dos.

El equilibrio se da cuando la suma de ambas fuerzas

es cero (FA y FR son iguales , hay balance de fuerzas).

FA + FR = 0

ENERGÍA Y FUERZAS DE ENLACE

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CLASES DE MATERIALES

Metales

Cerámicos

Polímeros

Compuestos

Materiales para aplicaciones avanzadas

Los tres grupos fundamentales de materiales son los metales, los polímeros y los

cerámicos. Del diseño de nuevos materiales usando la combinación de

materiales de estos tres grupos se generan los materiales compuestos. En los

últimos años, se han generado materiales para aplicaciones de alta tecnología,

conocidos como materiales avanzados.

FUERZAS DE ATRACCIÓN ATÓMICA

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LAS PROPIEDADES DEPENDEN DEL ENLACE

UN POCO DE HISTORIA

1. Edad de

Piedra

Paleolítico

Neolítico

2. Edad de

Bronce

3. Edad de

Hierro

4. Revolución

Industrial

5. Era Espacial

y Electrónica.

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NEOLÍTICO (8000 – 3000 AC)

‘Revolución Neolítica’

REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

http://co.kalipedia.com/tecnologia/tema/funciona-

locomotora-vapor.html?x1=20070822klpingtcn_65.Kes

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ERA ELECTRÓNICA Y ESPACIAL

http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_engineering The American Ceramic Society,2007

1. METALES

Los metales se forman de uno o mas elementos metálicos (Fe, Al, Cu, Ti, Ni) y a

veces también con no metálicos (C, N, O, por ejemplo) en cantidades

relativamente bajas. Los átomos se organizan de manera repetida en patrones

conocidos como cristales. Los cristales, forman toda la estructura del material.

El enlace atómico es metálico y se caracterizan por ser buenos conductores de

electricidad y calor. En general, son rígidos, pero a la vez con cierta ductilidad, lo

cual los hace aptos para múltiples aplicaciones estructurales.

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2. CERAMICOS

Los cerámicos son compuestos entre elementos metálicos y no metálicos.

Comúnmente son óxidos, nitruros y carburos.

Co

ron

as d

en

tale

s

•Alúmina

•Zirconia

Bu

jía

pa

ra e

nce

nd

ido

•Nitruro de silicio

Re

cti

fica

do

de

pie

dra

s in

du

str

iale

s

•Diamantes industriales

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3. POLIMEROS

A esta familia pertenecen los plásticos y los elastómeros. La mayoría son

compuestos de origen orgánico cuyos principales componentes son el carbono,

el hidrógeno, el fluor.

Se componen de largas moléculas formadas por elementos como el carbono que se

unen por enlaces covalentes. Esas largas moléculas se unen entre si por

enlaces débiles de Van der Waals.

Se caracterizan por ser materiales de muy baja densidad y muy versátiles en usos

tanto doméstico como industrial. Algunos muy conocidos son el PET

Polyethylene terephthalate (en inglés), el Nylon, el polietileno (PE).

http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/338335194/Nylon_6_6_Pinions.jpg

4. COMPUESTOS

Para suplir ciertas necesidades en la industria se han diseñado materiales con

propiedades específicas. Para ello se combinan dos o más materiales de los

grupos principales.

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MATERIALES PARA APLICACIONES AVANZADAS

Semiconductores : Si. Ge, GaAs

Nanomateriales

Materiales Inteligentes

Grafeno: Tan grueso como un átomo. 150

veces mas resistente que el acero y con

una elongación del 12000%.