Ceramicos

Introducción

Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos, constituidos por elementos metálicos y no metálicos mediante enlaces iónicos y/o covalentes. Las composiciones químicas de los materiales cerámicos varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas de muchas fases complejas enlazadas.
Las propiedades de los materiales cerámicos también varían debido alas diferencias en los enlaces. Los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. Los materiales se comportan usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores.
Normalmente poseen temperaturas de fusión y estabilidad química relativamente alta debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces. Debido a estaspropiedades, los materiales cerámicos son indispensables en ingeniería, en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos, etc.














Estructura química

Los cerámicos presentan una estructura cristalina, un gran número de ellos tienen estructuras típicas como la estructura de NaCl. Sin embargo la mayoría de los cerámicos tienen estructurascristalinas más complicadas y variadas. Entre estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:

• Estructura perovskita (CaTiO3)

En la cual los iones de calcio y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones calcio en los vértices de la celda unidad, y los iones oxigeno en el centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda unidadcoordinado a seis iones oxigeno.





• Estructura del corindón (Al2O3)

Es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de oxigeno.

• Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricasdependiendo del tipo de espinela en particular.



• Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.





También se pueden clasificar las estructuras por tipo:



• Estructura cristalina tipo XY (X: catión, T: anión)
 Igual numero de cationes y aniones
 Ejemplos: cloruro de sodio (NaCl), cloruro de cesio (CsCl, blenda (ZnS)





• Estructura cristalina tipoXmYp
 Numero de cationes distinto al numero de aniones
 Ejemplo: fluorita (CaF2)



• Estructura cristalina tipo XmZnYp
 Dos tipos de cationes (X y Z) y un anión (Y)
 Ejemplos: perouskita (BaTiO3),SrZrO3,SrSnO3, espinela (MgAl2O4,FeAl2O4)



Clasificación

La clasificación mas común divide a los cerámicos en dos grupos: cerámicos tradicionales y cerámicos de ingeniería.

•Materiales cerámicos tradicionales:

Arcilla: esta compuesta principalmente por silicatos de aluminio hidratados (Al2O3. SiO2.H2O) con pequeñas cantidades de otros óxidos, como TiO2, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O.
Las arcillas dentro de los materiales cerámicos tradicionales se pueden trabajar antes de que el material se endurezca por el fuego y constituyen el cuerpo principal del material.Sílice (SiO2): también llamada silex o cuarzo, funde a altas temperaturas y es el material refractario de los cerámicos tradicionales.



Feldespato potásico: que tiene la composición básica K2O. Al2O3. 6SiO2 funde a bajas temperaturas, y se transforma en vidrio cuando la mezcla cerámica se somete a alta temperatura y une los componentes refractarios.

• Materiales cerámicos de usoespecífico en ingeniería:

En contraste con los cerámicos tradicionales, que se basan principalmente en la arcilla, los cerámicos de ingeniería están constituidos por compuestos puros o casi puros; principalmente óxidos carburos o nitruros.
Alguno de los cerámicos de ingeniería más importantes son: Alúmina (Al2O3), nitruro de silicio (Si3N4), carburo de silicio (SiC) y zirconita (ZrO2), combinados...