propiedades fisicas, quimicas y mecanicas
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PRESENTADO POR: EDUARD BOTELLO
DIEGO FOREROPRESENTADO A: GUSTAVO
PINEDACURSO: SEPTIMO
INSTITUCION: FE Y ALEGRIA MOLINOS DE SUR
TEMA: PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS Y
MECANICAS
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS METALES
•Su estado físico es sólido a excepción del mercurio que es líquido.•Presentan un brillo característico en su superficie (brillo metálico).•Son dúctiles (se les puede transformar en alambres) y maleables (se pueden transformar en láminas).•Son buenos conductores del calor y la electricidad.•Son tenaces (la mayoría de ellos se resisten a la ruptura).•Su densidad es elevada si se compara con las de los no metales.•Se pueden hacer aleaciones (fundir y mezclar dos o más metales). A continuación se presentan una serie de elementos metálicos de la tabla periódica con sus principales características y propiedades físicas. Cobre (Cu) propiedades y características físicas•Metal de color rojizo, sólido. •Dúctil y maleable.•Tenaz.•Después del oro y la plata es el que conduce mejor calor y electricidad.•Su densidad es de 8.90 g/cm3.•Sus principales aleaciones son: latón (67% cobre y 33% zinc). Latón blanco (más de 50% de zinc con cobre). Plata nueva (Cu, Zn y Ni). Constantán (Cu y Ni) y bronce (cobre y estaño). Plata (Ag) propiedades y características físicas• Metal blanco puro, sólido. •Tenaz.•Muy dúctil y muy maleable.•Su densidad es de 10.5 g/cm3.•Segundo conductor del calor y la electricidad.•Sus principales aleaciones son: con plomo, oro y cobre forma aleaciones en toda proporción. Con el cobre las más usuales son: en monedas (335 y 900 partes de plata, por 165 y 100 de cobre). En orfebrería (800 a 950 milésimas de plata).
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LOS METALES
1. SU MOLÉCULA ESTÁ FORMADA POR UN ÁTOMO.
2. SUS ÁTOMOS TIENEN 1, 2 O 3 ELECTRONES QUE PUEDEN PARTICIPAR EN UN ENLACE QUÍMICO.
3. AL IONOZARSE (PROCESO PARA PRODUCIR IONES; ÁTOMOS CON CARGA ELÉCTRICA) ADQUIEREN CARGA ELÉCTRICA POSITIVA.
4. AL QUEMARSE SE OBTIENE UNA LLAMA MUY BRILLANTE (SE PRODUCE ÓXIDO DE MAGNESIO).
5, ARDE TAMBIÉN EN PRESENCIA DEL VAPOR DE AGUA, ÓXIDO DE CARBONO, ANHÍDRIDO CARBÓNICO, CLORO, BROMO, AZUFRE Y YODO COMBINÁNDOSE.
6. EN PRESENCIA DEL OXÍGENO FORMA ÓXIDO DE CALIO.
7. LAS SALES DE CALCIO DAN A LA FLAMA UNA COLORACIÓN ANARANJADA.
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CARACTERÍSTICAS MECANICAS DE LOS METALES• ESTE COMPORTAMIENTO DEPENDE DEL TIPO DE ENLACE INTERATÓMICO,
LA DISPOSICIÓN DE LOS ÁTOMOS O MOLÉCULAS EN ESTRUCTURAS CRISTALINAS, EL TIPO Y NÚMERO DE IMPERFECCIONES (QUE ESTÁN SIEMPRE PRESENTES EN LOS SÓLIDOS) Y DE LA MICROESTRUCTURA GRANULAR. SEGÚN EL MECANISMO QUE OPERA EN SU DEFORMACIÓN BAJO LAS CARGAS APLICADAS, LOS MATERIALES DE INGENIERÍA SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES GRUPOS PRINCIPALES: VISCO ELÁSTICOS, COMO EL HORMIGÓN, ELÁSTICOS, COMO EL CAUCHO, Y ELASTOPLÁSTICOS, ENTRE LOS QUE SE ENCUENTRA EL IMPORTANTE GRUPO DE MATERIALES METÁLICOS ESTRUCTURALES. COMO LA SELECCIÓN DEL MATERIAL PARA UNA APLICACIÓN ESPECÍFICA DEPENDE DE SUS PROPIEDADES MECÁNICAS, ES IMPORTANTE CONOCER ALGUNOS DE LOS ENSAYOS EMPLEADOS PARA MEDIRLAS Y ENTENDER EL SIGNIFICADO DE LA INFORMACIÓN OBTENIDA CON ELLOS. EL ENSAYO DE TRACCIÓN ES QUIZÁS EL MÁS ÚTIL DE TODOS LOS MÉTODOS PARA EVALUAR LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES METÁLICOS. DETERMINA SU RESISTENCIA A LA APLICACIÓN GRADUAL DE UNA FUERZA DE TRACCIÓN,
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS POLÍMEROS
• ESTUDIOS DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X SOBRE MUESTRAS DE POLIETILENO COMERCIAL, MUESTRAN QUE ESTE MATERIAL, CONSTITUIDO POR MOLÉCULAS QUE PUEDEN CONTENER DESDE 1.000 HASTA 150.000 GRUPOS CH2 – CH2 PRESENTAN REGIONES CON UN CIERTO ORDENAMIENTO CRISTALINO, Y OTRAS DONDE SE EVIDENCIA UN CARÁCTER AMORFO: A ÉSTAS ÚLTIMAS SE LES CONSIDERA DEFECTOS DEL CRISTAL. EN ESTE CASO LAS FUERZAS RESPONSABLES DEL ORDENAMIENTO CUASICRISTALINO, SON LAS LLAMADAS FUERZAS DE VAN DER WAALS. EN OTROS CASOS (NYLON 66) LA RESPONSABILIDAD DEL ORDENAMIENTO RECAE EN LOS ENLACES DE H.
• LA TEMPERATURA TIENE MUCHA IMPORTANCIA EN RELACIÓN AL COMPORTAMIENTO DE LOS POLÍMEROS. A TEMPERATURAS MÁS BAJAS LOS POLÍMEROS SE VUELVEN MÁS DUROS Y CON CIERTAS CARACTERÍSTICAS VÍTREAS, DEBIDO A LA PÉRDIDA DE MOVIMIENTO RELATIVO ENTRE LAS CADENAS QUE FORMAN EL MATERIAL. LA TEMPERATURA A LA QUE FUNDEN LAS ZONAS CRISTALINAS SE LLAMA TEMPERATURA DE FUSIÓN (TF). OTRA TEMPERATURA IMPORTANTE ES LA DE DESCOMPOSICIÓN Y ES CONVENIENTE QUE SEA BASTANTE SUPERIOR A TF.
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CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS POLÍMEROS
• SON UNA CONSECUENCIA DIRECTA DE SU COMPOSICIÓN, ASÍ COMO DE LA ESTRUCTURA MOLECULAR, TANTO A NIVEL MOLECULAR COMO SUPERMOLECULAR. ACTUALMENTE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE INTERÉS SON LAS DE LOS MATERIALES POLÍMEROS Y ÉSTAS HAN DE SER MEJORADAS MEDIANTE LA MODIFICACIÓN DE LA COMPOSICIÓN O MORFOLOGÍA: POR EJEMPLO, CAMBIAR LA TEMPERATURA A LA QUE LOS POLÍMEROS SE ABLANDAN Y RECUPERAN EL ESTADO DE SÓLIDO ELÁSTICO O TAMBIÉN EL GRADO GLOBAL DEL ORDEN TRIDIMENSIONAL. NORMALMENTE EL INCENTIVO DE ESTUDIOS SOBRE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS ES GENERALMENTE DEBIDO A LA NECESIDAD DE CORRELACIONAR LA RESPUESTA DE DIFERENTES MATERIALES BAJO UN RANGO DE CONDICIONES CON OBJETO DE PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DE ESTOS POLÍMEROS EN APLICACIONES PRÁCTICAS.
• DURANTE MUCHO TIEMPO LOS ENSAYOS HAN SIDO REALIZADOS PARA COMPRENDER EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS A TRAVÉS DE LA DEFORMACIÓN DE LA RED DE POLÍMEROS RETICULADOS Y CADENAS MOLECULARES ENREDADAS, PERO LOS ESFUERZOS PARA DESCRIBIR LA DEFORMACIÓN DE OTROS POLÍMEROS SÓLIDOS EN TÉRMINOS DE PROCESOS OPERANDO A ESCALA MOLECULAR SON MÁS RECIENTES. POR LO TANTO, SE CONSIDERARÁN LOS DIFERENTES TIPOS DE RESPUESTA MOSTRADOS POR LOS POLÍMEROS SÓLIDOS A DIFERENTES NIVELES DE TENSIÓN APLICADOS; ELASTICIDAD, VISCO ELASTICIDAD, FLUJO PLÁSTICO Y FRACTURA.
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LOS POLÍMEROS
• LAS PROPIEDADES QUÍMICAS SE MANIFIESTAN A TRAVÉS DE LA AFINIDAD QUE TENGAN LOS ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DEL POLÍMERO CON EL MEDIO AL CUAL ESTÁN EXPUESTOS.
TODOS LOS ÁTOMOS DE LOS POLÍMEROS ESTÁN COMBINADOS, SIN EMBARGO EXISTE EL RIESGO DE LA DISOLUCIÓN (*), LA CUAL HACE QUE LOS ELEMENTOS SE SEPAREN DEL POLÍMERO, Y DEBIDO A ESTO NO DEBEN SER EXPUESTOS A SOLVENTES (ACETONA, ALCOHOL, ETC.).
SON PERMEABLES A MUCHOS FLUIDOS.
LA EXPOSICIÓN A LA RADIACIÓN SOLAR PUEDE HACER QUE EL MATERIAL SE AVERÍE, PIERDA PIGMENTO, SE FRACTURE Y SE ROMPA SEGÚN LA CANTIDAD DE CALOR.
NO SON AFECTADOS POR EL FENÓMENO DE CORROSIÓN; LOS ELEMENTOS YA ESTÁN OXIDADOS NATURALMENTE.
NO REACCIONAN CON ÁCIDOS.
FENÓMENO EN EL CUAL LOS ELEMENTOS COMBINADOS TIENEN UNA MAYOR AFINIDAD CON ALGÚN ELEMENTO DEL MEDIO QUE LO RODEA, QUE CON LOS ELEMENTOS DEL MISMO POLÍMERO.
FENÓMENO EN EL CUAL FLUIDOS, LÍQUIDOS Y GASES, PUEDAN PASAR A TRAVÉS DE LOS INTERSTICIOS DE LOS POLÍMEROS.
INFRARROJO (GRAN LONGITUD DE ONDA) – ESPECTRO VISIBLE – ULTRAVIOLETA (BAJA LONGITUD DE ONDA)
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CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS CERÁMICOS
• LOS MATERIALES CERÁMICOS DEBERÍAN SER MAS RESISTENTES QUE LOS MATERIALES METÁLICOS PERO SU FINA ESTRUCTURA DE SUS ENLACES EVITAN QUE HAYAN DESLIZAMIENTOS, MECANISMO BASE PARA UN DEFORMACIÓN CLÁSICA.
• LOS MATERIALES CERÁMICOS AL IGUAL QUE LOS METALES, TIENEN LAS MISMAS IMPERFECCIONES CRISTALINAS (VACANTES, ÁTOMOS DESACOMODADOS, PEQUEÑAS FISURAS Y GRIETAS), TODO ESO TIENDE A CONCENTRAR ESFUERZOS Y EL MATERIAL METÁLICO FALLA POR FRACTURA.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS CERÁMICOS
• - PESAN MENOS QUE LOS METALES, PERO MÁS QUE LOS POLÍMEROS.
• - BAJA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA.
• - BAJA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA.
• - BAJA EXPANSIÓN Y FALLAS TÉRMICAS.
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LOS CERÁMICOS
• LOS MATERIALES CERÁMICOS SON SÓLIDOS, FORMADOS PRINCIPALMENTE POR UN METAL Y UN NO METAL, Y LA UNIÓN ENTRE LOS ÁTOMOS SE DA MEDIANTE ENLACES IÓNICOS O COVALENTES. SE FORMAN CALENTANDO EL COMPUESTO QUÍMICO Y LUEGO DEJÁNDOLO ENFRIAR. DEPENDIENDO DEL TIPO DE ENFRIAMIENTO QUE SUFRA, SE PUEDEN TENER MATERIALES CRISTALINOS (MOLÉCULAS ORDENADAS) O AMORFOS (MOLÉCULAS DESORDENADAS).
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS
• LOS MATERIALES COMPUESTOS SON AQUELLOS QUE ESTÁN FORMADOS POR COMBINACIONES DE METALES, CERÁMICOS Y POLÍMEROS. LAS PROPIEDADES QUE SE OBTIENEN DE ESTAS COMBINACIONES SON SUPERIORES A LA DE LOS MATERIALES QUE LOS FORMAN POR SEPARADO, LO QUE HACE QUE SU UTILIZACIÓN CADA VEZ SEA MÁS IMPONENTE SOBRE TODO EN AQUELLAS PIEZAS EN LAS QUE SE NECESITAN PROPIEDADES COMBINADAS, EN LA QUE UN MATERIAL (POLÍMERO, METAL O CERÁMICO) POR SÍ SOLO NO NOS PUEDE BRINDAR. LAS PROPIEDADES QUE SE OBTIENEN SON UN PRODUCTO DE LA COMBINACIÓN DE LOS REFUERZOS QUE SE UTILICEN Y DE LA MATRIZ QUE SOPORTA AL REFUERZO EN LOS MATERIALES COMPUESTOS, EL CUAL TAMBIÉN JUEGA UN PAPEL IMPORTANTE EN LA APLICACIÓN POR LO QUE RESULTA NECESARIO HACER REFERENCIA A LAS PROPIEDADES QUE SE OBTIENEN AL COMBINAR REFUERZO-MATRIZ.
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CARACTERÍSTICAS QUIMICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS
• ES EL VOLUMEN DONDE SE ENCUENTRA ALOJADO EL REFUERZO, SE PUEDE DISTINGUIR A SIMPLE VISTA POR SER CONTINUO. LOS REFUERZOS DEBEN ESTAR FUERTEMENTE UNIDOS A LA MATRIZ, DE FORMA QUE SU RESISTENCIA Y RIGIDEZ SEA TRANSMITIDA AL MATERIAL COMPUESTO. EL COMPORTAMIENTO A LA FRACTURA TAMBIÉN DEPENDE DE LA RESISTENCIA DE LA INTERFASE. UNA INTERFASE DÉBIL DA COMO RESULTADO UN MATERIAL CON BAJA RIGIDEZ Y RESISTENCIA PERO ALTA RESISTENCIA A LA FRACTURA Y VICEVERSA.
• LAS MATRICES SE PUEDEN CLASIFICAR EN: MATRICES ORGÁNICAS Y MATRICES INORGÁNICAS.
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CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS
• LOS TIPOS DE REFUERZO SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES CATEGORÍAS: FIBRAS, WHISKERS Y PARTÍCULAS. DESDE EL PUNTO DE VISTA DE PROPIEDADES MECÁNICAS, SE PUEDE OBTENER UNA GRAN MEJORA MEDIANTE EL USO DE FIBRAS CONTINUAS, REFORZANDO EN LA DIRECCIÓN DEL ESFUERZO APLICADO; MIENTRAS QUE CON WHISKERS Y PARTÍCULAS SE EXPERIMENTA UNA DISMINUCIÓN DE RESISTENCIA PERO SE OBTIENE UNA GRAN ISOTROPÍA EN EL MATERIAL.
• FIBRAS CONTINUAS: EN EL CASO DE LAS FIBRAS METÁLICAS, LOS PROBLEMAS DE ATAQUE QUÍMICO POR PARTE DE LA MATRIZ, LOS POSIBLES CAMBIOS ESTRUCTURALES CON LA TEMPERATURAZA, LA POSIBLE DISOLUCIÓN DE LA FIBRA EN LA MATRIZ Y LA RELATIVAMENTE FÁCIL OXIDACIÓN DE LAS FIBRAS DE METALES REFRACTARIOS (W, MO, NB), HACEN QUE ÉSTE TIPO DE MATERIALES SEAN POCO EMPLEADOS. ESTO HA DADO PIE AL ENORME DESARROLLO DE LAS FIBRAS CERÁMICAS, SIENDO LAS MÁS EMPLEADAS COMO REFUERZO LAS DE B, AL2O3 Y SIC, Y QUE ENTRE SUS NUMEROSAS VENTAJAS SE CUENTAN: NO SE DISUELVEN EN LA MATRIZ, MANTIENEN SU RESISTENCIA A ALTAS TEMPERATURAS, TIENEN ALTO MÓDULO DE ELASTICIDAD, NO SE OXIDAN Y TIENEN BAJA DENSIDAD.
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