materiales


1. Materials: estructura atòmica i cristal·lina. Propietats
mecàniques i assaigs de mesura
Les propietats i el comportament dels materials depenen, principalment, de la seva constitució i de
la seva estructura. Per triar un material, per fer un servei, és necessari conèixer les característiques
tècniques d’ell.
Les propietats mecàniques dels materials es determinen a travésd’assaigs de laboratori que
reprodueixen les condicions de treball real fins on és possible.

1.1. L’Àtom
Des del punt de vist de materials, basta considerar l’àtom com una estructura elèctrica formada per
l’agrupació de partícules elementals.
Es diferencien dues parts fonamentals:
• Nucli: de càrrega positiva. Concentra gairebé tota la massa atòmica.
• Escorça: constituïda pels electrons.Si un àtom no està excitat és elèctricament neutre. Càrrega del nucli = càrrega de l’escorça.
El diàmetre del nucli és de l’ordre de 10-10m (1 amstrong). Està format per protons i neutrons. Els
protons son les partícules carregades positivament.
El nombre atòmic (Z) dona el nombre de protons (i electrons) que te un àtom.
El nombre màssic (A) correspon a la suma de protons mes neutrons delnucli.
Segons la composició del nucli, els àtom es poden dir:
• Isòtops: àtoms del mateix nombre de protons i diferent nombre de neutrons.
• Isòtons: àtoms que tenen el mateix nombre de neutrons i deferent nombre de protons.
• Isòbars: àtoms amb el mateix nombre màssic.
Les propietat químiques, en general depenen del nombre atòmic, per tant els àtom isòtops tenen
característiques semblants encanvi els altres no.
La densitat de matèria del nucli es aproximadament constant, per tant, el volum del nucli és
directament proporcional al seu nombre màssic.
Des del punt de vista d’enginyeria de materials, el comportament dels materials depèn sobre tot de
l’estructura electrònica de l’àtom i per ser més exactes de les capes més externes (electrons de
l’escorça o corticals).
Les líniesespectrals emeses o absorbides per un àtom i recollides són degudes a canvis
energètics que tenen lloc en l’escorça. Els electrons estan situats en nivells energètics. Un bot
entre nivells es tradueix en una absorció o emissió d’energia.
Els àtom s’ordenen de manera sistemàtica segons la seva estructura en el Sistema periòdic dels
elements.

 

1

1.2. Forces i energiesd’interacció entre àtoms
Sigui quina sigui la natura de l’enllaç, entre els àtom contigus es desenvolupen 2 tipus de forces:
• Atractives, degudes a:
o La natura de l’enllaç
o Les atraccions electrostàtiques entre el nucli atòmic i el núvol electrònic de l’altre.
• Repulsives, degudes a:
o Acció electrostàtica entre nuclis atòmics.
o Als núvols electrostàtics entre si.
En els dos casos, les forcesmagnètiques són molt febles i les d’origen gravitatori són
menyspreables.

1.3. Estructura electrònica i reactivitat química
Les propietats químiques dels àtom es deuen principalment a la seva estructura electrònica. Els
electrons situats a les darreres capes, els més externs, són els responsables de la facilitat de
combinació amb altres àtoms.
8 S2
7 s2 p6
6 s2 p6 d10
5 s2 p6 d10 f14
4s2 p6 d10 f14
3 s2 p6 d10
2 s2 p6 d10
1 s2
Els àtoms més estables són els gasos nobles ja que tenen la darrera capa completa: s2 p6

Elements electropositiu i electronegatius
Els elements electropositius són metàl·lics per naturalesa i cedeixen electrons en les reaccions
químiques: es converteixen fàcilment en ions positius o cations.
A la taula periòdica són els elements del períodes 1Ai 2A
Els elements electronegatius són no metàl·lics i accepten electrons en les reaccions químiques: es
converteixen en ions negatius o anions.
A la taula periòdica aquests elements estan en els períodes 6A i 7A
Els elements dels grups 3A a 5A es poden comportar de manera electropositiva o electronegativa
segons l’element que tenen davant. Per exemple el Carboni.
Electropositius: donen...