Resumen segunda parte de la unidad “ 2”
2.16
ESTADO VÍTREO
El estado
vítreo es amorfo, caracterizado por la rápida ordenación de las
moléculas para obtener posiciones definidas.
Los cuerpos en estado vítreo se
caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez y que
ante esfuerzos externos moderados se deforman de manera general mente elástica.
. Sin embargo, al igual que los líquidos,
estos cuerpos son óptimamente isótopos, transparentes a la mayor parte del
espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su estructura
interna a través de medios como la difracción de rayos X, da lugar a
bandas de difracción difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan,
su viscosidad va disminuyen do
paulatinamente –como la mayor parte de los líquidos- hasta alcanzar valores que
permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y por ejemplo tomar la
forma del recipiente que los contiene como verdaderos líquidos. No obstante, no
presentan un punto claramente marcado de transición entre el estado sólido y el
líquido o "punto de fusión".
Los cuerpos en estado vítreo no presentan una
ordenación interna determinada, como ocurre con los sólidos cristalinos. Sin
embargo en muchos casos se observa un desorden ordenado, es decir, la
presencia de grupos ordenados que se distribuyen en el espacio de manera total
o parcialmente aleatoria.
2.17 ESTRUCTURA AMORFA
“Cuando las partículas se
sitúan en el espacio de forma desordenada.”
La estructura amorfa, de la
que el vidrio es un ejemplo habitual, se presenta como un amontonamiento
caótico de subestructuras idénticas.
Un sólido amorfo consiste en
partículas acomodadas en forma irregular y por ello no tienen el orden que se
encuentra en los cristales. Los sólidos amorfos difieren de los cristalinos por
la manera en que se funden. Los sólidos amorfos no tienen temperatura de fusión
bien definida; se suavizan y funden en un rango de temperatura y no tienen
“punto de fusión” característico. Los
sólidos amorfos, al igual que los líquidos y gases, son isotrópicos, es decir
sus propiedades son iguales en todas las direcciones. Esto se debe a la falta
de regularidad en el ordenamiento de las partículas en los sólidos amorfos, lo
cual determina que todas las direcciones sean equivalen tes.
Los materiales amorfos están
constituidos por un elevado número de agregados cristalinos, cada uno de ellos
constituido por alrededor de 100 átomos. Estos agregados cristalinos están
dispersos en el sólido y se enlazan entre sí mediante una “red” cuya naturaleza
hay que especificar. La limitación en el número de átomos en el agregado
proviene del hecho de que no se pueden conseguir agregados compactos de mayor
tamaño con energía suficientemente pequeña como para estabilizar la estructura.
2.18
El estado
vítreo es amorfo, caracterizado por la rápida ordenación de las moléculas
para obtener posiciones definidas.
Los
cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto
sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos moderados se
deforman de manera generalmente elástica. Sin embargo, al igual que los
líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótropos, transparentes a la mayor
parte del espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su
estructura interna a través de medios como la difracción de rayos X, da lugar a bandas de
difracción difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan, su viscosidad va
disminuyendo paulatinamente –como la mayor parte de los líquidos- hasta
alcanzar valores que permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y
por ejemplo tomar la forma del recipiente que los contiene como verdaderos
líquidos. No obstante, no presentan un punto claramente marcado de transición
entre el estado sólido y el líquido o "punto de fusión".
Todas
estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el estado
vítreo no como un estado de la materia distinto, sino simplemente como el de un líquido
subenfriado o líquido con una viscosidad tan alta que le confiere aspecto
de sólido sin serlo. Esta hipótesis implica la consideración del estado vítreo
como un estado metastable al que una energía de activación suficiente de sus
partículas debería conducir a su estado de equilibrio, es decir, el de sólido
cristalino.
Las
sustancias susceptibles de presentar un estado vítreo pueden ser tanto de
naturaleza inorgánica como orgánica, entre otras:
·
Elementos
químicos: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au.
·
Óxidos:
SiO2, B2O3, P2O5, y
algunas de sus combinaciones.
·
Compuestos:
As2S3, GeSe2, P2S3, BeF2,
PbCl2, AgI, Ca(NO3)2.
·
PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DE UN MATERIAL VÍTREO
Estado
de la materia caracterizado por poseer una disposición atómica que no muestra
una estructura ordenada de largo alcance, como es característico del estado
cristalino. El aspecto atómico es el de un líquido, con los átomos distribuidos
en posiciones aleatorias y cuyo único rasgo de cierta regularidad es una
separación entre átomos vecinos aproximadamente constante. Sin embargo, el
tiempo de permanencia de estos átomos en sus posiciones de equilibrio es
relativamente.
Podemos
definir a un vidrio como un líquido que ha perdido su habilidad para fluir, o
bien, como un material sólido amorfo con características estructurales de
líquido y que presenta una transición vítrea. La manera más fácil de formar un
vidrio es enfriando un líquido lo suficientemente rápido para evitar que la
cristalización ocurra.
Para entender el proceso de transformación de líquido a vidrio se pueden monitorear los cambios de entalpía o volumen en función de la temperatura. La figura 1 muestra cómo, al bajar la temperatura de un líquido, dos cosas pueden ocurrir:
1) Si el líquido cristaliza, se observa una discontinuidad en la propiedad observada a la temperatura de fusión (línea punteada), correspondiente a una transformación de primer orden.
Para entender el proceso de transformación de líquido a vidrio se pueden monitorear los cambios de entalpía o volumen en función de la temperatura. La figura 1 muestra cómo, al bajar la temperatura de un líquido, dos cosas pueden ocurrir:
1) Si el líquido cristaliza, se observa una discontinuidad en la propiedad observada a la temperatura de fusión (línea punteada), correspondiente a una transformación de primer orden.
2)
Si la cristalización es “ignorada”, el líquido pasa a un estado metaestable
superenfriado (línea gris obscuro) y la curva permanece con la misma pendiente.
Al continuar enfriando llega un momento en que la pendiente de la curva sufre
un cambio y a esta temperatura se le conoce como temperatura de transición
vítrea (Tg) y es a la temperatura a la cual el vidrio es formado.
Las propiedades del
vidrio común son una función tanto de la naturaleza de las materias primas como
de la composición química del producto obtenido. Esta composición química se
suele representar en forma de porcentajes en peso de los óxidos más estables a
temperatura ambiente de cada uno de los elementos químicos que lo forman. Las
composiciones de los vidrios silicatos sódicos más utilizados se sitúan dentro
de los límites que se establecen en la tabla adjunta.
2.19
METALURGIA, PRINCIPALES METALES Y ALEACIONES UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA.
Principales
metales utilizados en la industria:
Metal:
Cada uno de los
elementos químicos buenos conductores del calor y de la electricidad, con un
brillo característico y sólidos a temperatura ordinaria
Hierro:
Es un metal
reductor que se combina principalmente con el oxígeno, el azufre y el cloro.
Reduce los ácidos cuyo anión no es reducible produciendo un desprendimiento
hidrógeno.
Cobre:
Metal rojizo,
maleable y dúctil. Es un excelente conductor de la electricidad. Sus métodos de
obtención se agrupan en dos grupos: por vía seca, que consiste en una serie de
oxidaciones, fusiones y reducciones de los minerales y por vía húmeda, en el
que se tuestan primero los minerales con el sulfuro de hierro o pirita,
transformándose el cobre en sulfato.
Plomo
Es un metal
pesado, dúctil, maleable, blando y flexible; por lo que es muy fácil de
modelar. Su número atómico es el 82, su peso atómico 207'22, y su símbolo el
Pb.
Zinc:
Presenta una
coloración blanca azulada. Es un metal algo blando. Cuando se funde es frágil,
sin embargo, cuando está laminado adquiere una mayor resistencia, e incluso es
posible darle forma.
Aluminio
Es un metal
blando; tiene poca resistencia a la rotura y bajo límite elástico. Tiene un
buen poder reflector. Su densidad en estado sólido es de 2'7; Su punto de
fusión es de 660ºC y su temperatura de ebullición, de 2500ºC. Es un metal muy
reactivo. Se combina en caliente con los halógenos, el oxígeno el nitrógeno y
el carbono.
Principales
aleaciones utilizadas en la industria:
Alnico: Aleación
formada principalmente de cobalto, aluminio y níquel aunque también puede
contener hierro, cobre y en ocasiones titanio. Su uso principal es en aplicaciones
magnéticas.
Acero: aleación de
hierro y carbono donde el carbono no
supera el 2,1% en peso[ de la composición de la aleación, alcanzando
normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%.
Alpaca: aleación
ternaria compuesta por zinc, cobre y níquel con un color y brillo parecido al
de la plata, caracterizan por su ductibilidad, y por la facilidad para ser
trabajadas a temperatura ambiente.
Constantán: Aleación generalmente formada por un 55% de
cobre y un 45% de níquel (Cu55Ni45). Se
caracteriza por tener una resistencia eléctrica
constante en un amplio rango de
temperaturas, es uno de los materiales más utilizados para la
fabricación de monedas.
Magnam: aleación
de magnesio (mg) que se le añade manganeso (mn), aluminio (al) y zinc (zn). Es un metal muy difícil de conseguir ya
que solo se usa para experimentos y construcción de solo algunos instrumentos.
Zamak: Aleación de
cobre, zonz con aluminio , magnesio y cobre.Tiene dureza, resistencia a la
tracción, y temperatura de fusión de 386 °C.. Es un material barato.
2.20 CERÁMICA PARA
MATERIALES CERÁMICOS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA.
Históricamente,
los productos cerámicos han sido duros, porosos y frágiles. El estudio de la
cerámica consiste en una gran extensión de métodos para mitigar estos problemas
y acentuar las potencialidades del material, así como ofrecer usos no
tradicionales. Esto también se ha buscado incorporándolas a materiales
compuestos como es el caso de los cermets, que combinan materiales metálicos y
cerámicos.
El módulo de elasticidad
alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en el caso del Carburo de
Titanio (Tic). El valor del módulo de elasticidad depende de la temperatura,
disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.
Estos materiales
muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la
estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientos
para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta.
Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la
principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es
omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos.
integrantes del equipo # 2 :
monica isabel benitez lara
yohana lizbeth santos rodriguez
pedro de la cruz velazquez
rosa maria marquez ibarra
elia esther cruz velazquez
deisi virginia blanco miguel
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