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Manual de Laboratorio de Estructura de los Materiales

Grupo de Investigación en la Enseñanza de la Química

Abril 2008.

Este Manual es original de los trabajos del Grupo de Investigación en la Enseñanza de la Química.

Miguel Ávila Jiménez Alicia Cid Reborido María Eugenia Elorza Guerrero Lilia Fernández Sánchez María del Carmen González Cortés Leonardo Hernández Martínez María TulaAlicia Luna Rojas María Isabel Raygoza Maceda José Carlos Federico Roa Limas Hugo Eduardo Solís Correa María de la Luz Soto Téllez Josefina Tapia Cervantes

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CONTENIDO

Página Prólogo Presentación al curso de laboratorio Introducción al Curso de Laboratorio de Estructura de los Materiales Taller de construcción de estructuras Metales y aleaciones Oxidación de metales Conductores,semiconductores y aislantes Polímeros de adición Polímeros de condensación Materiales Cerámicos: identificación de algunas propiedades físicas y químicas del cemento Preparación de materiales amorfos 4 5 17 19 29 35 41 51 68 74 84

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Introducción al Curso de Laboratorio de Estructura de los Materiales
El Ingeniero es el profesional que se encarga de procesar diferentes materiales para obtenerproductos que le proporcionen al ser humano mejores condiciones de vida, muchos de esos materiales iniciales o materias primas se encuentran formando parte de la naturaleza, como el petróleo, los minerales, los animales y las plantas. Para determinar qué material es el más conveniente en un uso específico es necesario conocer sus propiedades físicas y químicas. Las propiedades dependen de la estructura yespecíficamente de la microestructura. La microestructura indica el acomodo en el espacio de las partículas más elementales (átomos, iones, moléculas o grupos de éstos) de un compuesto y los enlaces que hay entre ellos. La microestructura puede ser cristalina o amorfa. En la estructura cristalina, cada partícula se encuentra perfectamente ordenada con respecto a sus vecinos siguiendo un patróntridimensional de largo alcance y en la estructura amorfa no existe un orden de largo alcance entre las partículas que conforman el material. Un sólido cristalino es un objeto que tiene una forma poliédrica más o menos regular. En muchos casos es posible observar microscópicamente estas formas, pero la mayor parte de las veces las formas cristalinas deben ser observadas en alguna versión demicroscopio. El estado cristalino es considerado por la fisicoquímica como el único estado realmente sólido, es una distribución geométrica ordenada llamada red cristalina. La red cristalina se puede reducir imaginariamente hasta que se llega a una unidad básica, a la cual se le denomina celda unitaria y es el menor paralelepípedo obtenido que contiene el arreglo con el menor número de partículas queretiene las propiedades generales de toda la red. Existen siete sistemas cristalinos con los cuales pueden obtenerse todos los arreglos geométricos posibles: cúbico, hexagonal, romboédrico, ortorrómbico, tetragonal, triclínico y monoclínico. De éstos el más simétrico es el cúbico. Los materiales metálicos presentan preferentemente esta estructura. Éstos se pueden clasificar en puros y aleaciones.Algunas propiedades generales que presentan los materiales metálicos son: buena conductividad, eléctrica y térmica, alta resistencia mecánica a temperatura ambiente, buena resistencia al impacto, alta rigidez, son maleables, dúctiles, son relativamente densos y poseen brillo característico. Algunos ejemplos de este

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tipo de material son: aluminio (Al), hierro (Fe), cobre (Cu), níquel (Ni), oro(Au), latón (Cu-Zn), bronce (Cu-Sn), acero (Fe-C); de los ejemplos anteriormente dados, los primeros cinco son metales y los tres últimos son aleaciones. En este curso se pondrá de manifiesto cómo cambian las propiedades de estos materiales cuando se modifica la microestructura.

Muchos de los materiales poliméricos, a diferencia de los metálicos, tienen una estructura amorfa, por lo que sus...
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