LOGOMATERIALES EN INGENIERIA

Estructura de los Materiales Puros

Son aquellos que están tal y como son en la naturaleza sin sufrir ningún cambio o alteración, los materiales mas puros son los que se encuentran en la tabla periódica.

Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra, ya sea de manera alotrópica.

Introducción MATERIALES PUROS

Los materiales puros se clasifican en: Metales, Metaloides y No Metales.

Los metales, cuando estos están en su estado sólido, sus átomos se alinean de manera regular en forma de mallas tridimensionales. Estas mallas pueden ser reconocidas fácilmente por sus propiedades químicas, físicas o por medio de los rayos X.

Cuando un material cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un material polimorfo o alotrópico.

Cada tipo de malla en los metales da diferentes propiedades, no obstante que se trata del mismo material, así por ejemplo en el caso del hierro aleado con el carbono, se pueden encontrar tres diferentes tipos de mallas: la malla cúbica de cuerpo centrado, la malla cúbica de cara centrada y la malla hexagonal compacta.

ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES PUROS: METALES

Tabla Periódica de las estructuras de metales

Estructura Cristalina Cúbica Centrada en las Caras FCC. En Español CCP

Estructura Cristalina Cúbica Centrada en el Cuerpo BCC

Estructura Cristalina Hexagonal Compacta HCP

Los materiales metálicos tienden a ordenarse de forma más compacta, de 3 maneras:

Cúbica centrada en el interior:

Tiene átomos en cada uno de los vértices del cubo que integra a su estructura y un átomo en el centro. Se encuentran con esta estructura el cromo, el molibdeno y el wolframio.

Tiene átomos en los vértices y en cada una de sus caras, su cambio es notado además de por los rayos X por la modificación de sus propiedades eléctricas, por la absorción de calor y por las distancias intermoleculares.

A temperatura elevada el aluminio, la plata, el cobre, el oro, el níquel, el plomo y el platino son algunos de los metales que tienen esta estructura de malla.

Cúbica centrada en las caras :

Al Ag Cu Au Ni Pb Pt

La malla hexagonal compacta se encuentra en metales como el berilio, cadmio, magnesio, y titanio. Es una estructura que no permite la maleabilidad y la ductilidad, es frágil .

Hexagonal compacta :

De las características de los metales que influye notablemente en sus propiedades es el tamaño de grano, el cual depende de la velocidad de enfriamiento en la solidificación del metal, la extensión y la naturaleza del calentamiento que sufrió el metal al ser calentado.

Grano de las estructuras metálicas Cuando un metal en su estado líquido se enfría sus cristales se van solidificando formando estructuras dendríticas, las que crecen uniformes hasta que se encuentran con otra estructura que también ha estado creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructuras se forman los límites de los granos de los materiales. Entre más lento el enfriamiento de un material, mayor uniformidad en el crecimiento de los granos, o sea estos serán de menor tamaño. Un material con granos pequeños será más duro que un con granos grandes, debido a que los granos grandes tienden a fracturarse y deslizarse uno sobre el otro, lo que no sucede con los granos pequeños

Estructura de los No Metales

Tiene una estructura hexagonal, los distintos modos de empaquetamiento en un cristal dan lugar a las llamadas fases polimórficas (fases alotrópicas para los elementos), que a los materiales distintas propiedades. Por ejemplo, de todos son conocidas las distintas apariencias y propiedades del elemento químico Carbono, que se presenta en la Naturaleza en dos formas cristalinas muy diferentes el diamante y el grafito:

Diamante (carbono puro)

Grafito (carbono puro)

Formas alotrópicas del Carbono en la naturaleza

El grafito es negro, blando y un lubricante excelente, lo que sugiere que sus átomos deben estar distribuidos (empaquetados) de un modo que puedan entenderse sus propiedades. Sin embargo, el diamante es transparente y muy duro, por lo que debe esperarse que sus átomos estén muy fijamente unidos. En efecto, sus estructuras sub-microscópicas (a nivel atómico) dan cuenta de sus diferencias.

Diamante, con estructura muy compacta

Grafito, con estructura atómica en láminas

Estructura de los No Metales

Estructura de los No Metales

Formas alotrópicas del oxigeno; se puede encontrar en forma atómica,

En la naturaleza en el aire de forma de gas en O2 formando parte del aire que respiramos

 (O3), altamente oxidante debido a la inestabilidad de su estructura molecular y tóxico a concentraciones elevadas. Puede tener efectos corrosivos sobre materiales y, a determinadas concentraciones, efectos irritantes sobre las mucosas de los seres vivos.

Aunque resulten ser el mismo elemento, tienen características diferentes debido a su estructura molecular.

Estructura de los Metaloides

El boro es un elemento metaloide, semiconductor, trivalente que existe abundantemente en el mineral bórax.

El boro presenta multitud de formas alotrópicas que tienen como elemento estructural común un icosaedro regular.

 El elemento químico puede adoptar una gran variedad de estructuras diferentes que son, además, extremadamente sensibles a la presencia de pequeñas cantidades de impurezas químicas.

La ordenación de los icosaedros puede ser de dos formas distintas:

Unión de dos icosaedros por dos vértices, mediante enlaces covalentes normales (figura 1).

Unión de tres icosaedros por tres vértices, mediante un enlace de tres centros con dos electrones (figura 2).

www.themegallery.com

Conclusión

Las diferentes estructuras en los 3 tipos de materiales puros, metales, no metales y metaloides, determinan muchas de sus características y propiedades, aun cuando se trate del mismo elemento del que se este hablando es sorprendente que dichas características sean sumamente diferentes como estudiamos anteriormente con el oxigeno, de ser un elemento que en su estado molecular es necesario para la vida, sea en su estructura de ozono toxico para la respiración.