termodinamica

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 MartínezMaría Tula Alicia Luna Rojas
María Isabel Raygoza Maceda
José Carlos Federico Roa Limas
Hugo Eduardo Solís Correa
María de la Luz Soto Téllez
Josefina Tapia Cervantes

2

CONTENIDO

Página
Prólogo

4

Presentación al curso de laboratorio
Introducción al Curso de Laboratorio de
Estructura de los Materiales

5
17

Taller de construcción de estructuras

19

Metales yaleaciones

29

Oxidación de metales

35

Conductores, semiconductores y aislantes

41

Polímeros de adición

51

Polímeros de condensación

68

Materiales Cerámicos: identificación de algunas
propiedades físicas y químicas del cemento

74

Preparación de materiales amorfos

84

3

Introducción al Curso de Laboratorio de Estructura de los Materiales
El Ingeniero es elprofesional que se encarga de procesar diferentes materiales para obtener
productos 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 necesarioconocer sus propiedades físicas y químicas. Las propiedades dependen de la estructura y
específicamente 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 partículase encuentra perfectamente ordenada con respecto a sus vecinos siguiendo un patrón
tridimensional 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 mayorparte de
las veces las formas cristalinas deben ser observadas en alguna versión de microscopio. 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 elmenor paralelepípedo obtenido que contiene el
arreglo con el menor número de partículas que retiene 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 materialesmetálicos 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. Algunosejemplos 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....