Tipos de Objetos

Materiales:

A continuación veremos de que es lo que los distintos tipos de artefactos, cosas y/o objetos cotidianos de nuestro diario uso y provecho están hechos, existen demasiados materiales para la fabricación de estos tipos de objetos pero nos enfocaremos en los cuatro principales materiales de uso constante los cuales son el Metal, Cerámicos, Polímeros y Compuestos:

Metales:

Los metales son electropositivos (tienden a perder electrones), conducen fácilmente el calor y la electricidad.
En estadosólido los metales tienen estructura cristalina (los átomos están situados en los nudos de una red regular y definida) Los metales son isotrópicos (tienen iguales propiedades en todas las direcciones) Los defectos de la red, que provocan una disminución de la resistencia son: Vacancia: falta de átomos dentro de su distribución normal
Dislocaciones: se produce la falta o discontinuidad en la línea de átomos (alteraciones en el paralelismo de la estructura)
Atomos intersticiales: aparecen átomos de elementos de aleaciones con d

istinta estructura interna

Elasticidad: las deformaciones desaparecen cuando se anula el esfuerzo que las provoca

Plasticidad: permite que el material tenga deformación permanente sin llegar a la rotura

Tenacidad: energía requerida para producir la rotura

Resiliencia: energía absorbida por el material en un régimen elástico

Ductilidad: propiedad que permite que el material se deforme antes de llegar a la rotura

Fragilidad: opuesta a la ductilidad, el material se rompe con deformación nula o despreciable

Maleabilidad: propiedad que permite, porprocesos mecánicos, formar láminas delgadas sin fracturas

Tensión: relación entre fuerzas y superficie

Gracias a todas las propiedades que estos nos brindan existen metales como lo son el:

Hierro:

El hierro como elemento puro, no presenta prácticamente ninguna aplicación industrial, pero mezclándolo con pequeñas porciones de carbón, conocido como acero o fundición, puede ser utilizado con fines industriales.

Cobre:

Los usos industriales y domésticos del cobre están condicionados principalmente por algunas de sus propiedades.

Su elevada conductividad eléctrica permite su empleo en aplicaciones eléctricas, por ejemplo para los conductores, cables, hilos y piezas varias para aparatos eléctricos.

Su elevada conductividad térmica, explica el empleo del cobre desde hace muchos siglos en utensilios domésticos (cacerolas, calderos), en la industria de alimentación o química (alambiques) y en las aplicaciones de equipos térmicos (intercambiadores, depósitos, refrigeradores, radiadores).

La facilidad con la que se trabaja lo hace muy buscado, tanto como para la embutición como para la unión por autosoldadura o por soldadura con estaño.

Su resistencia a la corrosión hace atmosférica hace que se utilice para recubrimientos de techumbres o en canalizaciones de agua.

Estaño:

El estaño -macizo o recubriendo otros metales- se utiliza principalmente en razón de su resistencia a la corrosión atmosférica y a la acción de numerosos productos químicos, minerales u orgánicos. Además al no ser tóxicas las sales de estaño corrientes, el desarrollo en la industria alimentaría (vajilla, instrumentos, canalizaciones, conservas) y en la farmacéutica (recipientes tubos de condicionamiento).

El cobre y sobre todo el hierro blanco están protegidos por una fina capa de estaño puro.

Plomo:

Gracias a su resistencia al electrólito de ácido sulfúrico y a su potencial electrolítico, se utiliza en grandes cantidades para formar placas de acumuladores eléctricos.

En la construcción, el plomo se usa principalmente en tuberías, en forma de hojas para la insonorización y la protección hidrófuga de las paredes y, en forma de cinta para asegurar la estanqueidad y el aislamiento de las ventanas de doble cristal.

Zinc:

En estado puro el zinc se utiliza en forma de revestimiento de bloques conglomerados como protección contra la corrosión atmosférica. Su buena conservación en atmósfera normal e incluso en ambiente salino debido a la formación de una capa protectora de carbonato básico, hace que se utilice corrientemente para la cobertura de tejados en forma de láminas, placas, bandas o piezas manufacturadas. El zinc protege eficazmente al acero por doble acción: aislándolo de la atmósfera y por autodestrucción en virtud de su posición anódica respecto al hierro. Después se practican varios procedimientos de revestimiento de zinc sobre acero.

Aluminio:

La combinación de diversas propiedades explica la utilización del aluminio purísimo, o bien de pureza llamada “comercial”, en la construcción (techumbres, elementos decorativos o de protección), la industria aeronáutica, la industria eléctrica, el material de transporte y el material culinario.

Cerámicos:

Los productos cerámicos tienen una enorme variedad de aplicaciones, comenzando con el ladrillo comun para la construcción, pasando por la porcelana delicadas y llegando al vidrio optico especializado.

Debemos estudiar con mallor detalle el metodo de preparación de los productos cerámicos que el de los productos metalicos, ya que en general los productos no se pueden forjar a partir de barras o laminas para obtener una pieza terminada. En la mayoria del caos debemos manejar la materia prima, prensarla para darle forma de ladrillo o de plancha o de magneto y, luego, desarrollar la estructura en la forma deseada calentándola.

En este primer grupo de los métodos del procesamiento de los cerámicos se da forma empleando diversos métodos y luego se hornea para darle resistencia.

La fundición por revestimiento es un método interesante y casi único en cuento una suspensión de arcilla en agua se vierte en un molde. Generalmente el molde se hace de yeso, con porosidad controlada, de modo que parte de agua de la suspensión entre en la pared del molde. A medida que el contenido de agua en la superficie disminuye, se forma un sólido suave. El líquido sobrante se elimina y la forma hueca se retira del molde. La unión en este punto es arcilla- agua.

La conformación plástica en húmedo se efectúa por medios diversos. En unos de los casos se apisona un refractario húmedo en un molde y luego se lo destruye para que salga en una forma determinada. La masa plástica se fuerza a trabes de un troquel para producir una forma alargada que luego se corta a longitud deseada. Por otra parte, cuando se desea formar figuras circulares tales como platos, se coloca una masa de arcilla húmeda en una rueda rotativa, y se la conforma con una herramienta.

Prensado con polvo seco. Esto se consigue rellenando un troquel con polvo y luego prensándolo. Generalmente el polvo contiene algún lubricante, tal como ácido, esteárico o cera. Después de haberse llevado a cabo cualquiera de los procesos anteriores, la pieza fresca o verde se somete al horneado. Mientras se calienta, se elimina el agua y los gigantes volátiles.

El prensado en caliente. Involucra simultáneamente las operaciones de prensado y sinterización. Las ventajas que se obtienen sobre el prensado en seco son: mayor densidad y tamaño más fino del grano. El problema es obtener una duración adecuada del troquel a temperaturas elevadas, para lo cual muchas veces se emplean atmósferas de protección.

La compactación isostatica. Es una manera muy especial de prensar polvos en un fluido comprensible para evitar la compactación no uniforme que a veces se observa en los troqueles. El polvo se encapsula en un recipiente que se pueda comprimir y se sumerge en un fluido presurizado. Las formas del recipiente y de los corazones removibles determinan la forma del prensado. El prensado puede ser en caliente o en frió.

Su uso inicial fue, fundamentalmente, la elaboración de recipientes empleados para contener alimentos o bebidas. Más adelante se utilizó para modelar figurillas de posible carácter simbólico, mágico, religioso o funerario. También se empleó como material de construcción en forma de ladrillo, teja, baldosa o azulejo, conformando muros o revistiendo paramentos. La técnica del vidriado le proporcionó gran atractivo, se utilizó también en escultura. Actualmente también se emplea como aislante électrico y térmico en hornos, motores y en blindaje.

Igualmente se presentan las lozas y tipos de ladrillos como:

El ladrillo aislante contiene mucho espacio poroso y en consecuencia, no es tan resistente a la escoria como el recubrimiento interior del recipiente.—INDUSTRIAL O DOMESTICA.

Loza de barro. Se hace de arcilla, aunque en algunos casos están presentes el sílice y feldespato, como el K. La característica importante es que se la somete al fuego a baja temperatura, comparada con la de otros productos de este grupo. Ello produce una fractura terrosa relativamente porosa.——-DOMESTICA

Losa semivitre, se fabrica empleando mezclas de arcilla-sílice-feldespato, las cuales se denominan triaxiales, por la presencia de estos tres ingredientes. La temperatura de cocido es mayor, dando por resultado la formación de vidrio, menor porosidad y mayor resistencia.—– DOMESTICO.

Loza de piedra. Difiere de la loza de barro, en que se emplea una mayor temperatura de cocido lo cual produce una porosidad menor del 5% comparado con el 5 a 20 % de la loza de barro. Por lo general la composición se controla mas cuidadosamente que la loza de barro y el producto no lustroso tiene el acabado mate de la piedra fina. Este es un excelente material para loza de hornear, tanques de sustancias químicas y erpentines.—-INDUSTRIAL

Loza china. Se obtiene cociendo la mezcla triaxial antes mencionada u otras mezclas a alta temperatura para obtener un objeto traslucido.—DOMESTICO

La porcelana. Es la que se cuece a las más altas temperaturas del grupo y esta muy relacionada con la loza china que acabamos de describir.

En general la no utilización de fundentes y las temperaturas mas altas dan como resultado un producto denso y muy duro.—-INDUSTRIAL Y DOMESTICO

Polímeros:

Los Polímeros, provienen de las palabras griegas Poly y Mers, que significa muchas partes, son grandes moléculas o macromoléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas: sustancias de mayor masa molecular entre dos de la misma composición química, resultante del proceso de la polimerización.

Cuando se unen entre sí más de un tipo de moléculas (monómeros), la macromolécula resultante se denomina copolímero.

Como los polímeros se forman usualmente por la unión de un gran número de moléculas menores, tienen altos pesos moleculares. No es infrecuente que los polímeros tengan pesos moleculares de 100.000 o mayores.

Los polímeros se caracterizan a menudo sobre la base de los productos de su descomposición. Así si se calienta caucho natural (tomado del árbol Hevea del valle del Amazonas), hay destilación de hidrocarburo, isopreno.

Los polímeros pueden ser de tres tipos:

  1. Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc.
  2. Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante  procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc.
  3. Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.

Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman también polímeros, llamados polímeros inorgánicos.

Propiedades eléctricas

Los polímeros industriales en general son malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS.

Para evitar cargas estáticas en aplicaciones que lo requieran, se ha utilizado el uso de antiestáticos que permite en la superficie del polímero una conducción parcial de cargas de eléctricas.

Propiedades físicas de los polímeros.

Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal. En este caso las fuerzas responsables del ordenamiento cuasicristalino, son las llamadas fuerzas de van der Waals. En otros casos (nylon 66) la responsabilidad del ordenamiento recae en los enlaces de H. La temperatura tiene mucha importancia en relación al comportamiento de los polímeros. A temperaturas más bajas los polímeros se vuelven más duros y con ciertas características vítreas debido a la pérdida de movimiento relativo entre las cadenas que forman el material. La temperatura en la cual funden las zonas cristalinas se llama temperatura de fusión (Tf) Otra temperatura importante es la de descomposición y es conveniente que sea bastante superior a Tf.

Las propiedades mecánicas

Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional. Normalmente el incentivo de estudios sobre las propiedades mecánicas es generalmente debido a la necesidad de correlacionar la respuesta de diferentes materiales bajo un rango de condiciones con objeto de predecir el desempeño de estos polímeros en aplicaciones prácticas. Durante mucho tiempo los ensayos han sido realizados para comprender el comportamiento mecánico de los materiales plásticos a través de la deformación de la red de polímeros reticulados y cadenas moleculares enredadas, pero los esfuerzos para describir la deformación de otros polímeros sólidos en términos de procesos operando a escala molecular son más recientes. Por lo tanto se considerarán los diferentes tipos de respuesta mostrados por los polímeros sólidos a diferentes niveles de tensión aplicados; elasticidad, viscoelasticidad, flujo plástico y fractura.

Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:

  • Elastómeros. Son materiales con muy bajo módilo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resilencia.
  • Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.
  • Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.
  • Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.
  • Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

Compuestos:

En quimica, un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla periodica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos).

En general, esta razón fija es debida a una propiedad intrínseca. Un compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no obedece a una selección humana arbitraria. Por este motivo el bronce o el chocolate son denominadas mezclas o aleaciones, pero no compuestos.

Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos físicos (decantación, filtración, destilación, etcétera), sino sólo mediante  procesos químicos.

Los átomos en la molécula no pueden permanecer unidos sin enlaces. Existen dos tipos de enlaces: el uno el covalente entre átomos, un ejemplo es el agua que esta unido mediante un enlace covalente polar; y el enlace iónico es entre iones, como por ejemplo el cloruro de sodio.

Hay algunas excepciones representado por H2, es homonuclear, esto es, tiene átomos de un solo elemento.

Los principales compuestos químicos que existen en la actualidad son:

  • Óxidos básicos, que están formados por un metal y oxígeno.ejemplos, el óxido plúmbico,óxido de litio,.
  • Óxidos ácidos, formados por un no metal y oxígeno. ejemplos, óxido hipocloroso,óxido selenioso,.
  • Hidruros, que pueden ser tanto metálicos como no metálicos. Están compuestos por un elemento e hidrógeno.ejemplos, hidruro de aluminio, hidruro de sodio,.
  • Hidrácidos, son hidruros no metálicos que, cuando se disuelven en agua, adquieren carácter ácido. Por ejemplo, el ácido iodhídrico,.
  • Hidróxidos, compuestos formados por la reacción entre un óxido básico y el agua, que se caracterizan por presentar el grupo oxidrilo (OH). Por ejemplo, el hidróxido de sodio, o sosa cáustica.
  • Oxoácidos, compuestos obtenidos por la reacción de un óxido ácido y agua. Sus moléculas están formadas por hidrógeno, un no metal y oxígeno. Por ejemplo, ácido clórico.
  • Sales Binarias, compuestos formados por un hidrácido más un hidróxido. Por ejemplo, el cloruro de sodio.
  • Oxisales, formadas por la reacción de un oxácido y un hidróxido, como por ejemplo el hipoclorito de sodio

Igualmente existen compuestos organicos e inorgánicos de los cuales de puede decir que todas las moléculas orgánicas contienen carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono, son moléculas orgánicas.
Compuestos orgánicos (algunos)
Ácidosorgánicos
Alcoholes
Alenos
Aminas
Azúcares
Éteres
Fenoles
Fosfonatos
Hidrocarburos
Lípidos
Nitrilos
Organoclorados
Organofosfatos
Compuestosorganometálicos
Salesorgánicas
Sulfóxidos
Triazoles

Ejemplos de compuestos inorgánicos:

El agua (H2O) es igual a dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.

El amoniaco (NH3) es igual a un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno.

El anhídrido carbónico, el cual se encuentra en la atmósfera en estado gaseoso y los seres vivos lo eliminan hacia ella a través de la respiración. Su fórmula química es CO2, o sea, un átomo de carbono y dos de oxígeno. El CO2 es ocupado por los vegetales en el proceso de fotosíntesis para fabricar glucosa. Es importante aclarar que el CO2, aunque contiene carbono, no es orgánico porque tampoco contiene hidrógeno.

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