LOS MATERIALES.

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1 LOS MATERIALES

2 ANTECEDENTES DE LOS MATERIALES
Nuestros antepasados solo utilizaban materiales naturales, obtenidos de plantas, animales y los minerales. Con el paso del tiempo el ser humano se dio cuenta que podía mejorar y modificar las propiedades de los diversos materiales a través de algunos procesos y fue así como empezó a curtir cueros, cocer arcillas y a fundir los minerales.

3 Egipto se han encontrado utensilios de hierro que datan del año. 3
Egipto se han encontrado utensilios de hierro que datan del año a.C. Luego se descubrió que al combinar distintos materiales podía obtener nuevos productos con características distintas. El vidrio, que se prepara fundiendo a altas temperaturas arena de cuarzo o sílice con carbonato y/o borato de sodio, se fabricó por primera vez antes del año a.C. Mezclando y fundiendo metales el hombre obtuvo aleaciones metálicas como bronce, a partir del Cu y del Sn, a demás de aleaciones de Ag y Au con mejores propiedades que los metales puros. Desde el año 1960 los investigadores se han orientados cada vez más a la síntesis de materiales nuevos con propiedades extraordinarias. Materiales como polímeros se sintetizan en reacciones químicas en que se unen cadenas de átomos. Se han diseñado plásticos para muy diferentes usos como, por ejemplo, para automóviles, naves espaciales, envoltorios de alimentos,etc.

4 Los desechos de materiales se han transformado en un serio problema, las materias orgánicas pueden devolverse a la naturaleza sin afectar significativamente al medio ambiente, auque a medida que crece la población, el proceso es más costoso económicamente. Los plásticos, que no se reciclan fácilmente ya que su período de degradación es demasiado largo, constituyen un grave problema de contaminación. Los desechos radiactivos son los más dramáticos por su peligrosidad para el ser humano y no existe consenso para deshacerse de ellos.

5 SÓLIDOS LIQUIDOS Y GASES
Todos los materiales naturales y artificiales que rodean al ser humano están constituidos por materia. Materia es todo lo que tiene masa y volumen, pero sólo constituye materia lo que se puede ver y tocar, sino también cosas que no se aprecian con la vista ni con el tacto como el aire. La materia esta constituida por diferentes tipos de átomos y moléculas cuyas características y organización definen sus propiedades.

6 Estado Sólido Las partículas que lo forman se encuentran ordenadas espacialmente, ocupando posiciones fijas, dando lugar a una estructura interna cristalina, debido a que las fuerzas intermoleculares son muy fuertes. Las partículas pueden ser: moléculas, átomos o iones. Si las partículas son ÁTOMOS, los mismos están unidos por enlaces covalentes que son muy fuertes, pero los átomos deben mantener una posición fija, sino el enlace se rompe. Estos sólidos son  muy duros, pero frágiles, y presentan punto de fusión y ebullición elevados, como el DIAMANTE.

7 Si las partículas son MOLÉCULAS, las mismas se encuentran unidas entre si por las fuerzas de Van der Waals, que son débiles. Estos sólidos son blandos, y presentan puntos de fusión y ebullición bajos, como el AZÚCAR. Si las partículas son IONES: • puede tratarse de metales: iones positivos rodeados de electrones, que son buenos conductores de la corriente eléctrica, duros y presentan puntos de fusión y ebullición altos, como por ejemplo COBRE, ORO, PLATA. • puede tratarse de compuestos iónicos: debido a la fuerte atracción electrostática entre los iones opuestos, son sólidos duros, pero frágiles y no conducen la corriente eléctrica. Cuando se encuentran en solución diluida, dicha solución conduce la corriente eléctrica.

8 Estado Líquido A nivel microscópico el estado líquido se caracteriza porque la distancia entre las moléculas es sensiblemente inferior a la de los gases. La proximidad entre las moléculas hace que se dejen sentir fuerzas atractivas de interacción, que evitan que una molécula pueda «escaparse» de la influencia del resto, como sucede en el estado gaseoso, pero que les permite moverse deslizándose unas sobre otras. Por esta razón los líquidos no poseen forma propia, sino que se adaptan a la del recipiente que los contiene, es decir, pueden fluir. Sin embargo, el hecho de que las moléculas estén ya suficientemente próximas hace de los líquidos fluidos incompresibles. Toda compresión lleva consigo una disminución de la distancia intermolecular, y si ésta fuera apreciable entrarían en juego las fuerzas repulsivas entre los núcleos atómicos que se opondrían a dicha compresión y la neutralizarían.

9 Estado Gaseoso Incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente 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 por todo el espacio disponible. El estado gaseoso presenta las siguientes características: Cohesión mínima. Sin forma definida. Su volumen sólo existe en recipientes que lo contengan. Pueden comprimirse fácilmente.

10 La mayoría de los materiales tienen las propiedades típicas de un solo estado físico de la materia.
La mayoría de los materiales tienen las propiedades típicas de un solo estado físico de la `materia , por Ej.: los cristales líquidos que se usan en las pantallas de los computadores y calculadoras son una excepción. El cristal líquido tiene algunas propiedades típicas de los líquidos, ya que, sus moléculas se mueven con bastante libertad y no ocupan posiciones fijas y definidas en el espacio; sus moléculas tienden a ordenarse con una orientación determinada que excede las propiedades de un líquido ordinario y se parecen más al comportamiento de un cristal sólido, de modo que los cristales líquidos manifiestan muchas de las propiedades ópticas de los cristales sólidos.

11 MEZCLAS Y SUSTANCIAS PURAS
La mayoría de los materiales que nos rodean y que utilizamos a diario son mezclas. Una mezcla es un material formado por dos o más sustancias en que cada una de ellas mantienen sus propiedades químicas. Una sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida y puede ser pura o impura. Una sustancia Pura está formada por un solo tipo de compuesto o elemento. Ej.: agua destilada, S, Fe, NH3, N2

12 MATERIAIA Sustancias Puras Mezclas Homogénea Heterogénea Elemento Compuesto

13 Las mezclas homogéneas y heterogéneas pueden separarse en sustancias puras por medios físicos, sin cambiar la naturaleza química de sus componentes. Cuando ocurre un cambio físico, solo cambia la apariencia de la materia, tal como ocurre cuando hay cambios de estado. Cuando se evapora el agua, cambia su apariencia pero sigue siendo agua. Los componentes de las mezclas también pueden separarse por medios químicos, pero esto implica cambiar la naturaleza química de uno o más componentes de la mezcla. Cuando ocurre un cambio químico se forma un compuesto químico diferente. Ej. : procedimiento de separación selectiva.

14 MATERIALES Y SUS PROPIEDADES FISICAS
Algunas de las propiedades físicas de los materiales se puede percibir por los sentidos, Ej.: color, estado físico, olor, sabor y textura. Un procedimiento serio y científico de identificación debe emplear ciertas pruebas o experimentos que permitan hacer mediciones cuantitativas de propiedades físicas definidas, de modo que los resultados no dependan de las personas que los determinan. Ej.: dureza, ebullición, conductividad eléctrica, densidad y la capacidad calorífica entre otros.

15 CAPACIDAD TERMICA ESPECIFICA DE ALGUNAS SUTANCIAS
SUSTANCIAS CAPACIDAD TERMICA ESPECIFICA (cal / g* ºc ) Al 0,21 Cu 0,09 Fe 0,12 Pb 0,03 Hg Ni 0,11 CH3 – CO - CH3 0,52 H2 O 1,00 CH3 – CH2 - OH 0,58 C3 H8 O3

16 MATERIALES METALICOS Los metales son elementos que se sitúan en el lado izquierdo de la tabla periódica. Sus propiedades físicas más comunes son las siguientes: Sólidos a temperatura ambiente, a excepción del Hg. La mayoría tienen punto de ebullición y de fusión altos. Después de pulidos son brillantes Son buenos conductores de la electricidad y el calor En general son de color grisáceos, pero existen metales con otros colores cómo el Cu que es rojo y el Au que es amarillo. Todos los metales se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse. Muchos son dúctiles y maleables, es decir, con ellos se pueden hacer hilos y láminas

17 Estas propiedades se deben a su estructura atómica
Estas propiedades se deben a su estructura atómica. Los átomos de los metales tienen la tendencia de ceder electrones y formar iones positivos. El enlace metálico, común para todos los metales, se puede describir: los iones positivos se estructuran en redes cristalinas muy compactas compartiendo una nube de electrones de gran movilidad que no tiene una localización definida. La alta conductividad eléctrica y térmica se debe a la libertad para moverse que posee los electrones que forman el enlace metálico.

18 El medio ambiente en general corroe a los metales
El medio ambiente en general corroe a los metales. La corrosión es la reacción del metal con el oxígeno del aire o del agua para formar una capa de óxido metálico que altera sus propiedades y sus aspectos físico.

19 ALEACIONES Es una mezcla de dos o más metales o de un metal con un no metal como el carbono. Las propiedades de las aleaciones son bastantes diferentes a las de los metales que las componen. Algunas de estas propiedades son más útiles, desde el punto de vista de la tecnología, que las de los metales puros. La naturaleza y la resistencia a la corrosión del acero, que es una aleación de Fe con C y otros metales, es mayor que la del Fe forjado que es prácticamente Fe sólo.

20 Las aleaciones de Cu – Zn = latón es una de las más utilizadas y resulta más dura que el Cu. La aleación de Ag y Cu es también más dura que la Ag sola. El bronce es una aleación de Cu y Sn, más dura y resistente a la corrosión que el Cu solo.

21 PLASTICOS Contienen polímeros, que son, macromoléculas orgánicas cuya particularidad consiste en que están formadas por unidades menores que se repiten, moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Estos monómeros están constituidos mayoritariamente por átomos de C e H Su aspecto se parece mucho aun plato de tallarines. El polímero puede ser de origen natural y de origen artificial.

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23 POLIMERO NATURAL CELULOSA

24 PLASTICOS TEFLON

25 PROPIEDADES COMUNES DE LOS POLIMEROS
Son resistentes a los productos químicos. Pueden ser aislantes térmicos y eléctricos. Son en general muy livianos. Pueden ser procesados de muchas maneras para obtener fibras y espuma. Se pueden fabricar con propiedades físicas y químicas muy diversas.

26 SEGUN ELASTICIDAD Elastómeros
Se pueden estirar hasta 10 veces y volver a su dimensión original. Ej. Caucho natural y sintético.

27 Plásticos tienen una elasticidad media. Ej. Polietileno y poliuretano.

28 Fibras son las menos elásticas. Ej. Algodón , lana ,poliéster.

29 SEGÚN EL CALOR Termoplásticos
Se ablandan y no se alteran químicamente con el calor. Ej.: polietileno de alta y baja densidad, polivinilo.

30 Termosetting se descomponen o degradan con el calor. Ej. Resina llamada bakelita.

31 VIDRIOS Material amorfo que se fabrica a partir de dióxido de silicio SiO2 fundidos a altas temperaturas con carbonato y / o boratos de Na , Ca , Pb, y otros elementos metálicos. Es transparente y también puede ser traslucidos y opaco, sus colores varían según los compuestos usados en su fabricación. El vidrio fundido es maleable y en frío puede ser tallado. No es atacado por agentes químicos con facilidad, desde el punto de vista mecánico es rígido y frágil.

32 Se utiliza en innumerables objetos domésticos , en joyas, en la construcción de ventanas, parabrisas, anteojos, etc. Es mal conductor del calor y la electricidad por lo que se puede usar como aislante. El vidrio Pyrex es muy resistente al calor y el vidrio fotocromático son ejemplos de los nuevos materiales de vidrio que se han producido en las últimas décadas.

33 LAS CERAMICAS Material que se fabrica cociendo arcilla en hornos a diversas temperaturas. Los distintos tipos de cerámicas que se pueden obtener dependen de la composición de la arcilla, de la temperatura a la cual se cuece el material y de los barnices que se utilicen. La loza es un tipo de cerámica que se obtiene cociendo el material entre 900 y º C y el gres, que es un material más resistente, se obtiene cociendo la arcilla entre ºC y 1.280ºC. Todas las cerámicas son duras y quebradizas, malas conductoras del calor y la electricidad, soportan altas temperaturas y desde el punto de vista químico son bastantes inertes, no son atacadas por ácidos ni bases fuertes.

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35 COMPUESTOS (COMPOSITE)
Están constituidos por dos o más fases diferentes de materiales que difieren en composición o forma, pero que se mantienen unidos y conservan sus identidades y propiedades. Los materiales que forman parte de un composite le proporcionan características específicas mejoradas que no presentan los componentes aislados. Una gran variedad esta constituidos por fibras rectas y que facilita la distribución de los esfuerzos. Se consideran algunas fibras laminares y materiales formados por partículas en matriz.

36 Algunos materiales naturales que actualmente se consideran composite son la madera, formada por fibras de celulosa unidas a lignina y otros carbohidratos y la fibra de seda, en la cual una estructura sólida de proteína envuelve a un gel. Una buena cantidad de materiales usados en la construcción son de este tipo como por ejemplo: maderas aglomeradas, placas de yeso cartón, entre otros. De gran importancia a nivel médico y telecomunicaciones, es la fibra óptica.

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