Materiales Químicos

                                                          Introducción

Los materiales están por todas partes, vivimos rodeados de ellos. Algunos son naturales como los metales, el agua y el aire y los podemos encontrar en todas partes. Otros son artificiales creados mediante procedimientos diseñados por la humanidad como los plásticos, las aleaciones y los vidrios. La química está íntimamente vinculada con los materiales. Ha permitido conocer su estructura, composición y propiedades como nos muestra este trabajo.

                                             Los Materiales y sus Propiedades:

Los materiales son todo lo que nos rodea. 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. Cuando un material se encuentra en forma de gas, sus átomos están más dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de otro) en comparación con los átomos de ese mismo material pero en estado líquido o sólido. Existen materiales en los que sus átomos siempre están en desorden o desalineados aún en su estado sólido, a estos materiales se les llama materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un líquido solidificado.

El factor económico juega un rol de importancia en el campo de la fabricación de los materiales en general, imponiendo un perfecto conocimiento de los materiales a utilizar, de manera de seleccionarlos para cada fin y poder hacerlos trabajar en el límite de sus posibilidades, cumpliendo con las exigencias de menor peso, mejor calidad y mayor rendimiento.

                                                   Los materiales tienen propiedades:

Físicas: determinan el color, el olor, el sabor, el estado físico y la textura, que se pueden identificar a través de los sentidos ( a pesar de no ser muy confiable). Otras, necesitan de un procedimiento serio y científico de identificación como la dureza, la maleabilidad, la conductividad eléctrica y térmica, puntos de ebullición y de fusión, la densidad y la capacidad térmica o calorífica específica.

Mecánicas: En ingeniería se necesita saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas como la tensión, la compresión, la torsión, la flexión o la cizalladura. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación elástica, una deformación permanente o una fractura. Los efectos de una fuerza externa dependientes del tiempo son la plastodeformación y la fatiga, que se definen más adelante.

Metales

Los metales corresponden al 80% de los elementos del sistema periódico. Ocupan el extremo izquierdo y el centro de la tabla periódica. Los elementos metálicos presentan las siguientes características:

- Poseen brillo metálico.

- Existen en estado sólido, a excepción del mercurio que se encuentra líquido.

- Son buenos conductores de la corriente eléctrica y del calor.

En el sistema periódico moderno, los metales están distribuidos en el bloque “s“ formado por el grupo I, de los metales alcalinos y el grupo II, de los metales alcalinos térreos y en el bloque “d”, formado por los grupos ubicados entre el grupo II y el grupo III, denominados metales de transición.

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosáceo, el cobre rojizo y el oro amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroismo. El punto de fusión de los metales varía entre los -39 °C del mercurio, a los 3.410 °C del tungsteno

                                                      

Propiedades físicas de los metales

Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

Propiedades químicas de los metales

Es característico de los metales tener valencias positivas en la mayoría de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan. También tienden a formar óxidos básicos.

Aleación

Mezcla compuesta por dos o más metales para obtener una sustancia con diferentes propiedades.. Las aleaciones, al igual que los metales puros, poseen brillo metálico y conducen bien el calor y la electricidad, aunque por lo general no tan bien como los metales por los que están formadas. Las sustancias que contienen un metal y ciertos no metales, particularmente las que contienen carbono, también se llaman aleaciones. La más importante entre estas últimas es el acero.

Plásticos

Materiales poliméricos orgánicos (los compuestos por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nailon. Los materiales empleados en su fabricación son resinas en forma de bolitas o polvo o en disolución. Con estos materiales se fabrican los plásticos terminados.

Los plásticos se caracterizan por una relación resistencia/densidad alta, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes.

Polímeros

Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

Los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien ésta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas.

La naturaleza química de los monómeros, su peso molecular y otras propiedades físicas, así como la estructura que presentan determinan diferentes características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta un alto grado de entrecruzamientos, el material será mucho más difícil de fundir que si no presentara ninguno.

                                                  

Clasificación de los polímeros

Los polímeros se pueden clasificar según el proceso de obtención:

• Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas de polímeros. Por ejemplo, las proteínas, la celulosa, el caucho natural, etc.
  
  
• Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.
  
  
• Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nailon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

Según su estructura o propiedades se pueden dividir de la siguiente forma:

• Plásticos. Normalmente se incluyen dentro del término genérico de "plásticos" los termoplásticos, son polímeros que no presentan entrecruzamientos, lineales o ramificados, y los termoestables, son polímeros que presentan un alto grado de entrecruzamiento.
• Elastómeros. Son polímeros con un bajo grado de entrecruzamiento.
• Fibras: Material compuesto de filamentos susceptible de ser usados para formar telas, bien sea mediante tejido o mediante otros procesos físicos o químicos.

Vidrio

Sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice, obtenida a partir de arena, pedernal o cuarzo (SiO2), fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos.

También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación.

El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo.

Se fabricó por primera vez antes del 2000 a.C., y desde entonces se ha empleado para fabricar recipientes de uso doméstico así como objetos decorativos y ornamentales, entre ellos joyas.

Cerámica

Vasijas y otros objetos hechos de arcilla endurecida por cocimiento en horno. La naturaleza y el tipo de la cerámica están determinados por la composición de la arcilla, el método de su preparación, la temperatura a la que se ha cocido y los barnices que se han utilizado.

Las cerámicas poseen una gran resistencia al calor, una extraordinaria capacidad termo aislante y mayor resistencia a la corrosión y al desgaste. Es más liviana y fuerte que el acero y, como si fuera poco, materias primas que las constituyen se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza.

Las naves espaciales de hoy, incluido el Challenger, son recubiertos por baldosas de cerámica. Su temperatura de operación puede alcanzar los 8000 º C.

Gabriela Escalona 

Edades de las Prehistoria

Edades de la Prehistoria 

En 1820, Christian Jürgensen Thomsen, ordenó las colecciones del museo de Copenhague en función de los materiales utilizados en los artefactos y creó la clasificación llamada de las “Tres Edades”:

• Edad de la Piedra
• Edad del Bronce
• Edad del Hierro.

Si bien los últimos términos son todavía utilizados, el sistema de las Tres edades ha caído en desuso al ser demasiado simplista y europeísta. Por otra parte, la Edad de Piedra se ha subdividido en Paleolítico y Neolítico, por John Lubbock en 1865:

• El Paleolítico, edad antigua de la piedra, es el período más antiguo, durante el cual la piedra tan sólo era tallada. Comúnmente su inicio se establece en torno a los 2,5 millones de años antes del presente. Este período se subdivide además en Inferior, Medio y Superior.
• El Neolítico, edad moderna de la piedra, es el período que le sigue, durante el cual la piedra era tallada, pero también pulida. Su inicio se establece (al menos para el Próximo Oriente) en torno a los 10000 años antes del presente, coincidiendo con los inicios del Holoceno. ElNeolítico se asocia además con el origen de las primeras economías productivas, la sedentarización y la aparición y desarrollo de nuevas tecnologías.

Edad de Piedra

es el período de la Prehistoria que abarca desde que los seres humanos empezaron a elaborar herramientas de piedra hasta el descubrimiento y uso de metales.

La madera, los huesos y otros materiales también fueron utilizados pero la piedra fue utilizada para fabricar herramientas y armas, de corte o percusión.Sin embargo, ésta es una circunstancia necesaria, pero insuficiente para la definición de este período, ya que en él tuvieron lugar fenómenos fundamentales para lo que sería nuestro futuro

Edad del Bronce

 es el período de la Prehistoria en el que se desarrolló la metalurgia de este metal, resultado de la aleación decobre con estaño. El término, que acuñó en 1820 el arqueólogo danés Christian Jürgensen Thomsen para clasificar en tres edades las colecciones de la Comisión Real para la Conservación de las Antigüedades de Copenhague, sólo tiene valor cronológico en el Próximo Oriente y Europa, puesto que a la metalurgia se llegó a través de procesos distintos en las diferentes regiones del mundo. Su estudio se divide en Bronce Antiguo, Bronce Medio y Bronce Final. Aunque, generalmente, al bronce suele precederle una Edad del Cobre y seguirle una Edad del Hierro

esto no siempre fue así: en el África subsahariana, por ejemplo, se desarrolló la metalurgia del hierro sin pasar por las del cobre y bronce.

La tecnología relacionada con el bronce fue desarrollada en el Próximo Oriente a finales del IV milenio a.C., fechándose en Asia Menor antes del 3000 a. C.; en la antigua Grecia se comenzó a utilizar a mediados del III milenio a. C.; en Asia Central el bronce se conocía alrededor del 2000 a. C., en Afganistán, Turkmenistán e Irán, aunque en China no comenzó a usarse hasta 1800 a. C., adoptándolo la dinastía Shang.

Edad del Hierro

A principios del siglo XIII los hombres aprendieron a fundir el hierro y combinarlo con carbón para producir acero. El hierro mineral es blando e inútil, pero el acero es un metal duro que permitía fabricar armas mucho más poderosas que las de bronce, por lo que tenía un valor estratégico incalculable. El descubrimiento tuvo lugar al sur del Caucáseo  en una zona controlada a la sazón por el poderoso reino hitita. Las técnicas de fundición del hierro eran mucho más complicadas que las del bronce, pues requieren temperaturas mucho más elevadas. Además no se conocían muchos yacimientos. Los hititas mantuvieron la nueva técnica en secreto, a la espera de poder utilizarla a gran escala. Así, durante algún tiempo las regiones civilizadas ignoraron su existencia. Sin embargo, para las tribus nómadas indoeuropeas unas pocas armas de hierro podían ser decisivas en pequeñas luchas con tribus vecinas, así que las nuevas técnicas se difundieron hacia el norte entre los pueblos indoeuropeos. Se iniciaba así la Edad del Hierro.

Katherine Hernandez 

La Prehistoria

                  

Podemos definir Prehistoria como el periodo de tiempo previo a la Historia, transcurrido desde el inicio de la evolución humana hasta la aparición de los primeros testimonios escritos.  no tiene tradición oral ni escrita y, por tanto, de ella sólo conocemos los restos del hombre primitivo, de sus moradas y sepulturas, de sus industrias y artes.
La importancia de la escritura como frontera entre la Prehistoria y la Historia, está en que sólo a través de los testimonios escritos, podemos conocer con certeza acontecimientos, hechos y creencias de aquellas personas que vivieron antes que nosotros.
Al no existir el testimonio escrito, la arqueología se convierte en el único medio para reconstruir los sucesos de la prehistoria, a través del estudio de los restos materiales dejados por los pueblos del pasado: sus zonas de residencia, sus utensilios, así como sus grandes monumentos y sus obras de arte.


Para su estudio, la Prehistoria se divide en tres periodos que se corresponden con la propia evolución de la humanidad.
El más antiguo de estos tres periodos es el Paleolítico, cuyo comienzo se remonta a hace unos 2.500.000 años. En esta etapa el ser humano utilizaba herramientas elaboradas a base de piedra tallada, hueso y palos. Durante esta época el hombre fue cazador, pescador y recolector, por lo que llevaba una vida nómada y solía colocar sus campamentos en las orillas de los ríos donde se aseguraba el agua y la comida por un tiempo. En esta época se comenzó a utilizar el fuego (hace 1.500.000 años aproximadamente) y se tenían creencias religiosas de carácter mágico y se realizaban ceremonias funerarias.

A continuación, el descubrimiento de la agricultura (Revolución Agrícola) marco el inicio del Neolítico. El comienzo de esta etapa de la evolución humana es difícil de concretar ya que cada grupo humano descubrió la agricultura en un momento distinto (incluso hoy quedan en América y Oceanía, grupos humanos que siguen viviendo en el Paleolítico y desconocen la agricultura). Como fecha aproximada podemos colocar el inicio de esta época hace unos 5.000 años. Durante el Neolítico, el ser humano

 descubrió la ganadería y la agricultura (aunque siguiera practicando la caza y la recolección) lo cual le permitió convertirse en sedentario y construir los primeros poblados, así como tener más "tiempo libre" que poder dedicar a otras tareas distintas de la constante búsqueda de comida. El hombre en esta época utilizaba herramientas más perfectas realizadas con huesos y piedras pulidas y comenzó a desarrollar el tejido y la cerámica.

                                         

Michelle Ojeda