Materiales

Tecnología de los materiales

Temario

Objetivo general del curso
Comprender las propiedades y el comportamiento
de
los
diferentes
materiales
utilizados
en
ingeniería, así como los procedimientos que
permitan controlarlas, reconocer los efectos en el
medio ambiente y las condiciones de operación
sobre el rendimiento de los mismos, para
seleccionar el más adecuado de acuerdo a suaplicación.

Composición de la materia.
Las propiedades de un material y el comportamiento que éste
tendrá al ser sometido a diferentes técnicas o procesos dependen
básicamente de su constitución o estructura
interna.
La composición o constitución de la materia comprende las
partículas elementales, átomos y moléculas, así como la manera
en que éstos se unen (enlaces).

ArregloAtómico

Propiedades
Arreglo
atómico

Estructura

Arreglos atómicos en la materia
 Sin orden

Orden de corto alcance

Orden de largo alcance

Sin orden: Los átomos y moléculas carecen de una arreglo
ordenado, ejemplo los gases se distribuyen aleatoriamente en el
espacio disponible

Xenón

Ordenamiento de corto alcance: - es el arreglo espacial de los
átomos o moléculas quese extiende sólo a los vecinos más
cercanos de éstos. A estas estructuras se les denomina
estructuras no cristalinas.
En el caso del agua en fase vapor, cada molécula tiene un orden
de corto alcance debido a los enlaces covalentes entre los átomos
de hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, las moléculas de agua no
tienen una organización especial entre sí.
Ejemplo: agua en estado vapor, vidrioscerámicos (sílice),
polímeros

Vapor de agua

Ordenamiento de largo alcance: El arreglo atómico de largo
alcance (LRO) abarca escalas de longitud mucho mayores de 100
nanómetros. Los átomos o los iones en estos materiales forman
un patrón regular y repetitivo, semejante a una red en tres
dimensiones.

Grafeno (compuesto de
carbono densamente
empaquetados) 

Estructura cristalinaOrden de largo alcance (cristal): En
los materiales
cristalinos, las
partículas
componentes muestran un ordenamiento regular
que da como resultado un patrón que se repite en
las tres dimensiones del espacio, y a lo largo de
muchas distancias atómicas.
Sin orden (amorfo): En los materiales
amorfos, los átomos siguen un ordenamiento
muy localizado, restringido a pocas distancias
atómicas yque, por tanto, no se repite en las tres
dimensiones del espacio. Se habla de un orden
local o de corto alcance.

Estructura cristalina

Diagrama molecular del cuarzo
(SiO2) en red cristalina

Diagrama molecular del vidrio
(SiO2) en sólido amorfo

Estructura cristalina

Cristal

Vidrio

Estructura cristalina

Imagen de microscopía electrónica de alta resolución de unananopartícula
de Hematita (Fe2O3) rodeada por una matriz polimérica de poliestireno.

 Los materiales sólidos se pueden clasificar de
acuerdo a la regularidad con que los átomos o
iones están ordenados uno con respecto al otro.
 Un material cristalino es aquel en que los átomos
se encuentran situados en un arreglo repetitivo o
periódico dentro de grandes distancias atómicas; tal
como lasestructuras solidificadas, los átomos se
posicionarán
de
una
manera
repetitiva
tridimensional en el cual cada átomo está enlazado
al átomo vecino más cercano.
 Todos los metales, muchos cerámicos y algunos
polímeros forman estructuras cristalinas bajo
condiciones normales de solidificación.

Composición de la materia.
La configuración o distribución de los electrones de
la última capalos que determinan las
propiedades químicas de los átomos. Los
electrones de este nivel se llaman electrones de
valencia y forman parte del enlace químico.
De esta forma, aquellos átomos que tienden a
aceptar electrones en las reacciones químicas se
llaman electronegativos y tienen carácter no
metálico. En cambio aquellos que tienden a ceder
electrones en las reacciones químicas se...