Constitución, proceso de fabricación, propiedades, ventajas y desventajas de:
Materiales Metálicos, cementantes , Materiales cerámicos , Materiales bituminosos, y
Materiales poliméricos.
Materiales Metálicos:
Los cementantes son cemento, yeso y cal
fabricación del cemento :
Fabricación de ladrillos:
El ladrillo es un material cerámico
El vidrio también es un material cerámico y se hace de la siguiente manera:
Los materiales bituminosos
El asfalto también se conoce como cemento asfáltico
El concreto asfáltico es un material compuesto por agregados embebidos
en una matriz de cemento asfáltico que llena el espacio dejado por éstos
y los une. El cemento asfáltico se mantiene flexible y provee
integridad estructural cubriendo los agregados y dándole a la mezcla
propiedades cohesivas. Dado que el cemento asfáltico es semi sólido a
temperaturas corrientes, la calidad y granulometría de los agregados
juega aquí un papel mucho más importante que en los pavimentos de
hormigón.
Un concreto asfáltico debe tener una cantidad precisa de cemento
asfáltico para proveer el porcentaje de vacíos deseado para la mezcla.
se pueden seguir curvas como las más finas ubicadas por encima o por
debajo de la línea de máxima densidad; lo que no debe hacerse es cruzar
la línea de máxima densidad dado que se pueden obtener mezclas con baja
resistencia a la deformación bajo carga.
Los pavimentos flexibles se caracterizan por ser sistemas multicapa con
las capas de mejor calidad cerca de la superficie donde las tensiones
son mayores. La capa superior es de concreto asfáltico. Un pavimento
flexible trabaja distribuyendo la carga hasta que llegue a un nivel
aceptable para la subrasante. Por debajo de la capa de concreto
asfáltico se coloca una base que puede ser de piedra partida, grava bien
graduada o materiales estabilizados (con cemento, cal o asfalto). Por
debajo de esta base se coloca una capa de menor calidad denominada
subbase.
El
asfalto es un componente natural de la mayor parte los petróleos. La
palabra asfalto deriva de la lengua que se hablaba en las orillas del
Tigris superior de Asia entre los años 1400 y 600 A.C. En esta zona se
encuentra la palabra sphalto, que significa “durable”. Después el vocablo fue adoptado por el griego, pasó al latín y, más adelante al francés (asphalte), al español (asfalto) y al inglés (asphalt).
Los
estudios arqueológicos indican que es uno de los materiales de
construcción más antiguos que el hombre ha utilizado, ya que apreciaron
rápidamente las excelentes propiedades impermeabilizantes, adhesivas y
de preservación que tenía.
Aseguran
que ya en la antigua Mesopotamia los baños de los templos se recubrían
con asfalto natural y en la Biblia se menciona en varias ocasiones su
uso a propósito del Arca de Noé, la Torre de Babel, la Cuna de Moisés o
las Murallas de Jericó. Los árabes desarrollaron un uso medicinal del
asfalto de Judea, utilizándolo para el tratamiento de enfermedades de la
piel y como desinfectante tópico. Y dadas las propiedades combustibles
que presenta, en la antigüedad y hasta la Edad Media se utilizó con
fines bélicos o destructivos, en forma de bolas de asfalto llameantes
lanzadas con catapulta y en forma de baños incandescentes.
Aunque
hubo experiencias previas, la primera patente del asfalto se registró a
finales del siglo XIX, y la primera planta de producción de asfalto se
abrió a principios del siglo XX en Cambridge (Reino Unido). El ritmo de
las obras viales y la necesidad de mejorar los trabajos y reducir costes
hizo progresar el desarrollo de las carreteras. Los métodos manuales se
mecanizaron poco a poco y fueron apareciendo regadoras de asfalto a
presión, distribuidoras de piedra, apisonadoras, rodillos neumáticos,
etc.
La
tecnología mejoró durante la segunda guerra mundial por necesidad, ya
que los vehículos militares debían transportar mercancías muy pesadas.
En
su evolución, se han logrado avances significativos al tratar el
cemento asfáltico original (obtenido del petróleo crudo) con otras
sustancias que permiten mejorar su comportamiento cuando es sometido a
condiciones extremas, como climas muy fríos o calurosos, tránsito de
vehículos muy pesados o ambientes agresivos.
Sólo
en Europa actualmente existen más de 4,000 plantas de mezcla asfáltica
alrededor de 16 países.(España se encuentra entre los principales
fabricantes), que producen aproximadamente 300 millones de toneladas al
año. El asfalto es totalmente reciclable y su reutilización ha aumentado
considerablemente en los últimos años, llegando hasta el 70%.
La
necesidad de fabricar asfaltos cada vez más seguros y de mayor calidad
ha llevado a Repsol a investigar e innovar en este sentido, logrando ser líderes en tecnología de pavimentación asfáltica.
El proceso de obtención del asfalto seguido de la destilación del petroleo:
Fisicoquimica del Asfalto: la composición quimica del asfalto se enuncia en la tabla siguiente:
La
composición del asfalto es una “Enciclopedia” de Química Orgánica. En
un análisis detallado de los asfaltos encontramos: saturados, anillos
nafténicos y aromáticos, sencillos o múltiples, radicales ácidos,
aldehídos, cetonas, está constituido por cadenas de Peso Molecular de
hasta 200.000.
La
composición química de los asfaltos es muy compleja, básicamente esta
constituida por cadenas de moléculas compuestas fundamentalmente por
carbono, hidrógeno, azufre, oxigeno, nitrógeno y complejos de vanadio
níquel, hierro, calcio y magnesio.
La composición específica de un asfalto en particular dependerá de la procedencia del petróleo crudo del cual procede.
El análisis químico del asfalto es muy laborioso, sin embargo, es posible distinguir dos grandes grupos que lo constituyen: los asfaltenos y maltenos.
Dentro
del grupo de los maltenos, podemos distinguir a tres grupos
estructurales con propiedades definidas y son los saturados, aromáticos y
resinas.
Estructura Química de los Asfaltos
Cuando
el asalto es disuelto en n-heptano, los materiales duros son
precipitados, estos materiales son llamados asfaltenos, nombre propuesto
por Boussingault en 1837. Existen otras fracciones asfálticas
precipitadas por otros solventes, pero esta es la mejor manera de distinguir a estos materiales como insolubles en n-pentano.
Las
sustancias solubles en n-heptano se denominan en general petrolenos,
también llamados maltenos. Las resinas se encuentran en los petrolenos,
pueden ser parcialmente precipitadas por algunos solventes o adsorbidas
de los petrolenos por medio de arcillas u otras minerales activados,
estas resinas, previamente adsorbidas, pueden pasar a un proceso de
desorción del mineral por solventes previamente seleccionados.
Los
carbenos son materiales duros presentes en los asfaltenos de algunos
asfaltos. Estos son solubles en disulfuro de carbono pero insolubles en
tetracloruro de carbono.
Asfaltenos
Son
estructuras complejas de compuestos aromáticos de color negro o marrón
que contienen además del carbón otros elementos químicos tales como
nitrógeno, azufre, oxígeno , en general , son compuestos polares, de
alto peso molecular.
Maltenos
Son sustancias solubles en normal h-heptano y está constituido por resinas, saturados y aromáticos.
Son
compuestos muy polares de color marrón o marrón claro, sólidos o
semisólidos, solubles en n-heptano y, al igual que los asfaltenos, son
compuestos de carbón, hidrógeno y cantidades menores de nitrógeno,
oxígeno y azufre. Las resinas son materiales muy adhesivos y actúan como
dispersantes o peptizantes de los asfaltenos.
Aromáticos
Los
aromáticos constituyen entre el 40 y 65 % de la composición total de
los asfaltos, son las fracciones de menor peso molecular en la
estructura de los asfaltos, representan la mayor proporción de los
dispersantes de los asfaltenos peptizados. Los aromáticos son compuestos
donde predominan las moléculas insaturadas de peso molecular de
entre 300 a 2000, no polares, con especial capacidad para actuar como
disolventes de otras cadenas hidrocarbonadas de alto peso molecular.
Saturados
Son cadenas lineales y ramificadas, saturadas, no polares.
La Fisicoquimica del Asfalto
Reología
Es
la ciencia que estudia el flujo o la deformación de los materiales. El
nombre fue propuesto hace más de setenta años por el Dr. E.C. Bingham
del “Lafayette College” de los EE.UU de Norte América. Bingham es
considerado uno de los padres de la reología.
Propiedades reológicas más importantes:
Consistencia/Viscosidad
·A temperatura intermedia ®Penetración a 25ºC:
- Base para la clasificación de los asfaltos por penetración: CA 40/50, CA 60/70, CA 85/100, CA 120/150.
- Controlan los criterios de mezcla.
·A temperatura alta ®Punto de Reblandecimiento (Anillo y Bola, Punto de Ablandamiento) o Viscosidad 60ºC.
·A temperatura baja ®Punto de Fragilidad Fraass
Susceptibilidad térmica ®Índice de penetración
Trabajabilidad ®Relación Viscosidad/Temperatura
Seguridad ®Punto de Inflamación Cleveland (vaso abierto-COC)
Durabilidad - Envejecimiento ®Valores tras TFOT/RTFOT
Modos de Utilización del Asfalto
Para poder emplear el asfalto, es necesario reducir su viscosidad y para ello existen cuatro sistemas:
Por calientamiento: Aplicaciones (mezclas) en caliente
Añadiendo un producto ligero: Asfaltos fluidificados. Asfaltos diluidos
Dispersando el asfalto en agua: Emulsiones bituminosas- asfalticas
Inyectando vapor de agua: Espuma de asfalto - Asfalto espumado
El asfalto puede emplearse:
"Tal cual": Asfalto de penetración-Asfalto convencional
Modificado: variando sus propiedades
Poroxidación: Oxiasfalto (Breas)
Por adición de polímeros: Asfalto polimero-Asfalto polimerizado
Otros métodos: Asfaltos "escenciales" p.e. Multigrado
La historia del petroleo desde un video de history chanel
Materiales poliméricos plásticos:
Como aplicación directa en el siguiente video se fabrica tuberia corrugada para obras de alcantarillado:
La fabricación del Drywall, materias primas y proceso
Luego de cada uno de los procesos, los materiales empleados en el sector de la construcción se encuentran tan industrializados como su proceso. Sin embargo, las patologias que generalmente se presentan son: por el proceso constructivo, por la ausencia de matenimiento y por la acomodación de cargas a un nuevo estado de equilibrio.
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor, es la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto.
En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m). También se lo expresa en J/(s·°C·m)
La inversa de la conductividad térmica es la resistencia térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
La conductividad térmica es una propiedad de los materiales que valora la capacidad de transmitir el calor a través de ellos, es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los polímeros, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio denominada como aislante térmico.
Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío bajo.
En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de calor, bien utilizando materiales de alta conductividad o configuraciones con un elevado área de contacto. En otros, el efecto buscado es justo el contrario, y se desea minimizar el efecto de la conducción, para lo que se emplean materiales de baja conductividad térmica, vacíos intermedios que se disponen en configuraciones con poca área de contacto..
El coeficiente de conductividad térmica(λ) caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que atravesando durante la unidad de tiempo, 1 m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1 °C de temperatura entre las dos caras; es una propiedad intrínseca de cada material que varía en función de la temperatura a la que se efectúa la medida, por lo que suelen hacerse las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con otros.
Conductividad de los metales:
Las propiedades eléctricas de los materiales
Como sabemos existen materiales capaces de conducir la corriente eléctrica mejor que otros. Generalizando, se dice que los materiales que presentan poca resistencia al paso de la corriente eléctrica son conductores.
Analógicamente, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes.
No existe el aislante perfecto y prácticamente tampoco el conductor perfecto.
Existe un tercer grupo de materiales denominados semiconductores que, como su nombre lo indica, conducen la corriente bajo ciertas condiciones.
Lo que diferencia a cada grupo es su estructura atómica.
Los conductores son, generalmente, metales esto se debe a que dichos poseen pocos átomos en sus últimas órbitas y, por lo tanto, tienen tendencia a perderlos con facilidad. De esta forma, cuando varios átomos de un metal, se acercan los electrones de su última órbita se desprenden y circulan desordenadamente entre una verdadera red de átomos. Este hecho (libertad de los electrones) favorece en gran medida el paso de la corriente eléctrica. No existe banda prohibida, estando solapadas las bandas de valencia y conducción. Esto hace que siempre haya electrones en la banda de conducción, por lo que su conductividad es muy elevada. Esta conductividad disminuye lentamente al aumentar la temperatura, por efecto de las vibraciones de los átomos de la red cristalina.
Un ejemplo son todos los metales.
Los aislantes, en cambio, están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia. La magnitud de la banda prohibida es muy grande ( 6 eV ), de forma que todos los electrones del cristal se encuentran en la banda de valencia incluso a altas temperaturas por lo que, al no existir portadores de carga libres, la conductividad eléctrica del cristal es nula.
Un ejemplo es el diamante.
También existe otro tercer tipo de materiales, que cambia en mayor o menor medida la característica de los anteriores, los semiconductores. Su característica principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadas circunstancias, y evitar el paso de ella en otras.
Es, precisamente, en este tipo de materiales en los que la electrónica de estado sólida está basada. La estructura atómica de dichos materiales presenta una característica común: está formada por átomos tetravalentes (es decir, con cuatro electrones en su última órbita), por lo que les es fácil ganar cuatro o perder cuatro.Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. En un conductor la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida. Otra característica que los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendida entre la de los metales y la de los aislantes.
Disposición esquemática de los átomos de un semiconductor de silicio puro, No existen electrones ni huecos libres
La disposición esquemática de los átomos para un semiconductor de silicio podemos observarla en la figura de arriba, Las regiones sombreadas representan la carga positiva neta de los núcleos y los puntos negros son los electrones, menos unidos a los mismos.
La fuerza que mantiene unidos a los átomos entre sí es el resultado del hecho de que los electrones de conducción de cada uno de ellos, son compartidos por los cuatro átomos vecinos.
A temperaturas bajas la estructura normal es en la que no se observa ningún electrón ni hueco libre y por tanto el semiconductor se comporta como un aislante.
Estos cuatro electrones se encuentran formando uniones covalentes con otros átomos vecinos para así formal un cristal, que es la forma que se los encuentra en la naturaleza. Si esta estructura se encuentra a una temperatura muy baja o en el cero absoluto, el cristal tendrá tan poca energía que no hará posible la conducción eléctrica. Al aumentar la temperatura (a temperatura ambiente por ejemplo) ciertos electrones adquieren suficiente energía para romper el enlace del que forman parte y "saltar" al siguiente orbital. Esto provoca la formación de un espacio vacío, que por carencia de electrones, posee carga positiva, a este espacio se lo denomina hueco.
El aumento de temperatura rompe algunas uniones entre átomos liberándose un cierto número de electrones.
En cambio, a la temperatura ambiente (20-25 grados C.) algunas de las fuertes uniones entre los átomos se rompen debido al calentamiento del semiconductor y como consecuencia de ello algunos de los electrones pasan a ser libres.
La ausencia del electrón que pertenecía a la unión de dos átomos de silicio se representa por un círculo,La forma en que los huecos contribuyen a la corriente, se detalla seguidamente Cuando un electrón puede vencer la fuerza que le mantiene ligado al núcleo y por tanto abandona su posición, aparece un hueco, y le resulta relativamente fácil al electrón del átomo vecino dejar su lugar para llenar este hueco.
Este electrón que deja su sitio para llenar un hueco, deja a su vez otro hueco en su posición inicial, De esta manera el hueco contribuye a la corriente lo mismo que el electrón, con una trayectoria de sentido opuesto a la de éste.
La magnitud de la banda prohibida es pequeña ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida.
El germanio y el silicio son semiconductores
Las propiedades físicas son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia ya que sus moléculas no se modifican. Según la agrupación de sus moléculas, los cuerpos tienen cuatro estados diferentes: sólido, líquido, gaseoso y plasma
El estado sólido Las sustancias son rígidas Tienen forma definida El volumen no cambia con la presión o la temperatura
El estado liquido: Al alcanzar la temperatura de fusión el sólido se va "descomponiendo" hasta desaparecer la estructura cristalina alcanzándose el estado líquido, cuya característica principal es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe una cierta ligazón entre los átomos del cuerpo, aunque de mucha menor intensidad que en el caso de los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:
*Fuerza de cohesión menor (regular) *Movimiento-energía cinética. *Toma la forma del envase que lo contiene. *En frío se comprime. *Posee fluidez. *Puede presentar fenómeno de difunciones
Estado gaseoso: Por último, incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con mayor propiedad debería decirse que se distribuye o reparte por todo el espacio disponible. El estado gaseoso presenta las siguientes características:
*Fuerza de cohesión casi nula. *Sin forma definida. *Toma el volumen del envase que lo contiene *Se puede comprimir fácilmente. *Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los contienen y sobre comprimen *los objetos del gas. *Los gases se mueven con libertad.
Plasma: Al plasma se le llama a veces "el cuarto estado de la materia", además de los tres "clásicos", sólido, líquido y gas. Es un gas en el que los átomos se han roto, que está formado por electrones negativos y por iones positivos, átomos que han perdido electrones y han quedado con una carga eléctrica positiva y que están moviéndose libremente.
En la baja atmósfera, cualquier átomo que pierde un electrón (p.e., cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) lo recupera pronto o atrapa otro. Pero la situación a altas temperaturas, como las que existen en el Sol, es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos moviéndose muy rápidamente son lo suficientemente violentas como para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente "ionizados" por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.
A diferencia de los gases fríos (p.e. el aire a la temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, muy usada en el hogar y en el trabajo, contiene plasma (su componente principal es el vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea hace positivo eléctricamente a un extremo y el otro negativo causa que los iones (+) se aceleren hacia el extremo (-), y que los electrones (-) vayan hacia el extremo (+). Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y así mantienen el plasma, incluso aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y, de hecho, esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usan (o usaron) en electrónica.
Otro importante plasma en la naturaleza es la ionosfera, que comienza a unos 70-80 km por encima de la superficie terrestre. Aquí los electrones son expulsados de los átomos por la luz solar de corta longitud de onda, desde la ultravioleta a los rayos X: no se recombinan fácilmente debido a que la atmósfera se rarifica más a mayores altitudes y no son frecuentes las colisiones. La parte inferior de la ionosfera, la "capa D", a los 70-90 km, aún tiene suficientes colisiones como para desaparecer después de la puesta del sol. Entonces se combinan los iones y los electrones, mientras que la ausencia de luz solar no los vuelve a producir. No obstante, esta capa se restablece después del amanecer. Por encima de los 200 km, las colisiones son tan infrecuentes que la ionosfera prosigue día y noche.
Los cambios de estado se explicitan en la figura:
Las propiedades más relevantes de los sólidos son:
Adherencia: atracción o unión entre las moléculas próximas de los cuerpos.
Aleabilidad propiedad que tienen los materiales para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las aleaciones un componente como mínimo tiene que ser un metal.
Calor específico. La capacidad calorífica o calor específico de una sustancia es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1 ºC su temperatura. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.
Capilaridad: es la cualidad que posee una sustancia de absorber a otra.
Compresibilidad: es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión determinada manteniendo constantes otros parámetros. Los sólidos a nivel molecular no se pueden comprimir
Conductividad eléctrica: es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. Según esta condición los materiales se clasifican en conductores, aislantes y semiconductores.
Conductividad térmica: es la capacidad de los materiales para dejar pasar el calor
Dureza: Dificultad que oponen los cuerpos a ser rayados. Escala de Mohs. La dureza se mide con unos instrumentos llamados durómetros y exsiten diferentes escalas de dureza Brinell, Rockwell, Vickers, etc
El impacto es una medida indirecta de la dureza:
Divisibilidad: propiedad en virtud de la cual los cuerpos sólidos pueden fraccionarse hasta el límite molecular.
Ductilidad: propiedad que tienen algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los metales más dúctiles son el platino, oro y cobre. El cobre se utiliza principalmente para fabricar cables eléctricos , porque a su buena ductilidad añade el hecho de que sea muy buen conductor de la electricidad
Elasticidad: designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentra sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan
Extensión: capacidad para ocupar una parte de espacio. (superficie, volumen, longitud)
Fragilidad: propiedad de la materia que indica con que facilidad se puede romper un cuerpo al sufrir un golpe ligero. la propiedad opuesta a la fragilidad es la tenacidad.
Impenetrabilidad: propiedad que impide que un cuerpo esté en el lugar que ocupa otro.
Inercia: resistencia que opone un cuerpo para salir de su estado de reposo, para cambiar las condiciones de movimiento o cesar en él sin aplicación de alguna fuerza.
Magnetismo: propiedad que tienen algunos metales para a atraer al hierro. El acero puede convertirse en imán si se desea. También se pueden producir electroimanes.
Maleabilidad: propiedad que tienen algunos materiales para formar láminas muy finas. El oro es un metal de una extraordinaria maleabilidad permitiendo láminas de solo unas milésimas de milímetros. La plata y el cobre también son muy maleables, así como la hojalata, que es una aleación de hierro y estaño
Mecanibilidad es la propiedad que tienen algunos materiales para ser mecanizados con procedimientos de arranque de viruta. óptica determina como pasa la luz a través de los sólidos. Pueden ser transparente, traslúcido u opacos
Ósmosis. Es un fenómeno que consiste en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable. Pesantez presión sobre los cuerpos sobre los que se apoya o tensión sobre los que prende.
Peso específico también se conoce con el nombre de densidad. Relación entre su peso y su volumen. Densidad= Peso/Volumen D=P/V. El peso específico de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen.
Ver video de densidad:
Plasticidad propiedad mecánica de un material, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico.
Porosidad propiedad de tener espacio libre entre sus moléculas y poder absorber líquidos o gases. Punto de congelación temperatura a la cual un líquido se convierte en estado sólido
Punto de ebullición: temperatura a la cual un líquido se convierte en gas
Punto de fusión es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido.
Resiliencia: es la cantidad de energía que puede absorber un material, antes de que comience la deformación irreversible, esto es, la deformación plástica.
Resistencia a la corrosión comportamiento que tienen los materiales al tomar contacto con productos químicos, especialmente ácidos.
Resistencia mecánica: capacidad que tiene un material de soportar los distintos tipos de esfuerzo que existen sin deformarse permanentemente.
Resistencia a la oxidación comportamiento que tienen los materiales ante el oxígeno de la atmósfera y el contacto con el agua.
Soldabilidad es la propiedad que tienen algunos materiales para poder ser soldados
Templabilidad propiedad que tienen algunos metales para endurecerse por tratamientos térmicos o químicos.
Tenacidad: es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. El acero es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones
Propiedades Quimicas
La Química Es una ciencia que estudia la materia, sus propiedades, su composición, su estructura y los cambios que experimenta Las propiedades de la materia se dividen en dos grandes grupos: 1-Propiedades Intensivas
No cambian cuando cambia el tamaño de la muestra, ejemplo: densidad, temperatura de ebullición, temperatura de fusión, tensión superficial
2- Propiedades Extensivas Cambian las propiedades cuando cambia el tamaño de la muestra, ejemplo: volumen de un líquido, la masa de un sólido, la presión de un gas.
Una propiedad química es cualquier propiedad de un material que se hace evidente durante una reacción química; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecida solamente al cambiar la identidad química de una sustancia. En otras palabras, las propiedades químicas no pueden ser determinadas simplemente por ver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que sus propiedades químicas sean investigadas.
Clasificación de la materia La materia puede clasificarse en dos categorías principales: • Sustancias puras, cada una de las cuales tiene una composición fija y un único conjunto de propiedades. • Mezclas, compuestas de dos o más sustancias puras. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos, mientras que las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas:
Elemento químico El término elemento químico hace referencia a una clase de átomos, todos ellos con el mismo número de protones en su núcleo. Aunque, por tradición, se puede definir elemento químico como aquella sustancia que no puede ser descompuesta, mediante una reacción química, en otras más simples. Compuesto Un compuesto es una sustancia formada por la unión de 2 o más elementos de la tabla periódica, en una razón fija. 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.
Una mezcla es una combinación de dos o mas sustancias en la cual no ocurre transformación de tipo químico, de modo que no ocurren reacciones químicas. Las sustancias participantes conservan su identidad y propiedades.
Un ejemplo de una mezcla es arena con limaduras de hierro, que a simple vista es fácil ver que la arena y el hierro mantienen sus propiedades. Existen dos tipos de mezclas: las mezclas heterogéneas y las mezclas homogéneas.
Mezclas heterogéneas
Mezcla heterogénea es aquella cuyo aspecto difiere de una parte a otra de ella, está formada por dos o más fases (componentes) que se distinguen a simple vista y contiene cantidades diferentes de los componentes. La madera, el granito, las rocas, arena y agua, aceite, la sopa de verduras, las ensaladas son ejemplos de mezclas heterogéneas. Las mezclas heterogéneas son mezclas compuestas de sustancias visiblemente diferentes, o de fases diferentes y presentan un aspecto no uniforme. Un ejemplo es el granito. Las partes de una mezcla heterogénea pueden ser separadas por filtración, decantación y por magnetismo Separación de mezclas Las mezclas heterogéneas se pueden separar por: filtración, sedimentación, decantación, sublimación, evaporación, extracción, centrifugación, Cromatografía, Tamizado, Destilación.
La extracción es un procedimiento de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de solubilidad y que están en contacto a través de una interfase. La relación de las concentraciones de dicha sustancia en cada uno de los disolventes, a una temperatura determinada, es constante.
La filtración es una técnica, proceso tecnológico u operación unitaria de separación, por la cual se hace pasar una mezcla de sólidos y fluidos, gas o líquido, a través de un medio poroso o medio filtrante que puede formar parte de un dispositivo denominado filtro, donde se retiene de la mayor parte del o de los componentes sólidos de la mezcla.
La decantación es un método físico de separación de mezclas (especial para separar mezclas heterogéneas), estas pueden ser exclusivamente líquido - líquido ó sólido - líquido. La decantación se basa en la diferencia de densidad entre los dos componentes, que hace que dejados en reposo, ambos se separen hasta situarse el más denso en la parte inferior del envase que los contiene. De esta forma, podemos vaciar el contenido por arriba.
La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión. El cambio de alguna de estas características de la corriente puede hacer que el material transportado se sedimente; o el material existente en el fondo o margenes del cauce sea erosionado.Tambien es una tecnica para recuperar agua y es entoces una técnica limpia con el ambiente, ver video:
La sublimación (del latín sublimāre) es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Se puede llamar de la misma forma al proceso inverso, el paso directo del estado gaseoso al estado sólido, pero es más apropiado referirse a esa transición como sublimación inversa. Un ejemplo clásico de sustancia capaz de sublimarse es el hielo seco.
La evaporación es el proceso físico por el cual una sustancia en estado líquido pasa al estado gaseoso, tras haber adquirido energía suficiente para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, este proceso se produce a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquélla. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición.Un fenomeno asociado a la evaporación es la transferencia de calor, ver el siguiente video:
La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la gravedad, provocando la sedimentación del sólido o de las partículas de mayor densidad.En el siguiente video se ilutra este proceso y otros anteriormente mensionados
La Cromatografía es una técnica que permite separar los componentes de una mezcla haciéndola pasar a través de un medio adsorbente (adhesión a una superficie). Una de las más sencillas es la cromatografía en papel que emplea como medio adsorbente papel filtro y como solvente un líquido.Los distintos componentes se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes afinidades por el papel filtro o por el disolvente.
El Tamizado es un método de separación, es uno de los más sencillos y consiste en hacer pasar una mezcla de sólidos, de distinto tamaño, a través de un tamiz. Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos.
La Destilación es una técnica utilizada para purificar un líquido o separar los líquidos de una mezcla líquida. Comprende dos etapas: transformación del líquido en vapor y condensación del vapor.
Mezclas homogéneas
Las mezclas homogéneas son mezclas que tienen una apariencia uniforme, de composición completa y no se diferencian sus componentes o sustancias. Muchas mezclas homogéneas son comúnmente llamadas disoluciones. Las partículas de estas son tan pequeñas que no es posible distinguirlas visualmente sin ser magnificadas.
Mezcla homogénea es aquella que solo presenta una fase, tiene el mismo aspecto y las mismas propiedades a través de toda ella y no se ven las partículas que la forman. Existen cinco tipos de mezclas homogéneas que son: • sólido - sólido • líquido - sólido • líquido - líquido • gas - líquido • gas - gas
Las características de las mezclas homogéneas son: • su aspecto uniforme (homogéneo) en todas sus partes, • sus componentes no se distinguen a simple vista • no sedimentan • atraviesan todos los filtros • sus componentes se pueden separar por métodos quimicos o fisico-quimicos
La materia hace que sus propiedades clasifiquen los materiales como se ilustra en la figura:
En definitiva en la materia hay transformaciones:
Los tipos de enlace inciden en las propiedades
Las propiedades químicas pueden ser contrarrestadas con las propiedades físicas, las cuales pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia.
Las propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de los químicos y son: Acidez Afinidad electrónica Alcalinidad Alotropía Anfoterismo Anfótero Aquiralidad Aumento ebulloscópico Composición centesimal Concentración Conductividad molar Debye Descenso crioscópico Electrófilo Elevación del punto de ebullición Energía de activación Entropía de formación Escala de Pauling Estado de oxidación Estereoquímica Fosforescencia Fundente Hidrófilo Hidrófobo Higroscópico Hipertónico Hipotónico Isotónico Lipófilo Masa atómica Masa molar Masa molecular Metaestabilidad Molecularidad Número atómico Osmolaridad POH Peso molecular medio por partícula Polaridad (química) Potencial químico Punto crítico Punto de ebullición Punto de fusión Punto de inflamabilidad Punto de inflamación Punto isoeléctrico Quimioluminiscencia Quiralidad (química) Reactividad Solubilidad Sustancia vesicante Volumen molar Solubilidad Balance pH, Entalpía de formación, Tipo de enlace químico, Reactividad al oxígeno, Acidez y alcalinidad, Calor de combustión.
Fuente: "http://es.wikipedia.org
Ver el siguiente video de propiedades físico quimicas del agua
Ingeniera civil-Universidad de Medellín, Especialista en Ingenieria sismoresistente -Universidad EAFIT, especialista en Docencia universitaria- Universidad UIS, Magíster en Ingeniería Universidad UPB.
Docente Titular-ITM
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