Enlaces en Materiales - Química de Materiales

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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor las propiedades térmicas de los polímeros?

Son altamente reactivos a medios agresivos a altas temperaturas.

Son insuladores térmicos y tienen bajos coeficientes de expansión.

Tienen un alto punto de fusión y son buenos conductores térmicos.

Pueden cambiar de dimensiones durante ciclos de congelación/calor. (correct)

Los copolímeros se caracterizan por:

Ser siempre más resistentes que los homopolímeros.

Tener una disposición de diferentes monómeros que influye en sus propiedades. (correct)

Estar formados únicamente por un tipo de monómero.

Tener un grado de polimerización siempre constante.

¿Cuál es la principal diferencia entre los termoplásticos y los termosets?

Los termoplásticos siempre tienen un bajo punto de fusión.

Los termoplásticos son más rígidos que los termosets.

Los termosets son muy entrelazados y no se funden sin descomponerse. (correct)

Los termosets pueden ser rehechos después de su formación.

Los inhibidores se utilizan principalmente para:

Disminuir temporalmente la tasa de corrosión. (C) Signup and view all the answers

El grado de polimerización se refiere a:

El número de unidades repetitivas en una cadena polimérica. (D) Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes componentes reacciona con el cemento endurecido para formar CaCO3 y disminuir el pH?

CO2 (D) Signup and view all the answers

¿Qué tipo de protección se utiliza al conectar un material a otro que se corroe más rápido?

Protección catódica (D) Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto de la Etringita en el concreto?

Causa grietas por aumento de volumen (D) Signup and view all the answers

¿Qué práctica es más propensa a causar corrosión en uniones mecánicas?

Uniones atornilladas (A) Signup and view all the answers

¿Qué material es más adecuado para estructuras en ambientes corrosivos?

Titanio (D) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente los enlaces iónicos?

Involucran la transferencia de electrones de átomos electropositivos a átomos electronegativos. (C) Signup and view all the answers

¿Qué tipo de corrosión se produce cuando hay combinación de fatiga y corrosión?

Corrosión integrada (C) Signup and view all the answers

¿Qué condiciones aceleran la corrosión de metales?

Cambios de presión en líquidos (C) Signup and view all the answers

¿Qué efectos puede tener la corrosión superficial en materiales plásticos?

Puede causar descomposición y debilitamiento (B) Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes materiales sufre principalmente erosión por agua?

Limestone (D) Signup and view all the answers

¿Qué características presentan los materiales cerámicos en comparación con los polímeros en el contexto de su resistencia y ductilidad?

Son más quebradizos y duros que los polímeros. (D) Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre la temperatura de transición vítrea (Tg) de los polímeros?

Polímeros con alta Tg tienden a tener características gomosas. (D) Signup and view all the answers

En un polímero semicristalino, ¿qué sucede con la opacidad cuando el material cambia de un estado amorfo a uno semicristalino?

El material se vuelve opaco. (D) Signup and view all the answers

¿Qué tipo de enlace predominante caracteriza a los materiales cerámicos?

Enlace iónico. (A) Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las aplicaciones comunes de los polímeros en la construcción?

Paneles acústicos. (C) Signup and view all the answers

Study Notes

Química de los Materiales

Los materiales tienen propiedades que dependen de la disposición geométrica de los átomos y de las interacciones entre ellos.

Enlace en los Materiales

Enlace Iónico: Los electrones se transfieren de un átomo electropositivo a uno electronegativo, creando un enlace electrostático. Este enlace implica un alto contenido energético de enlace, puntos de fusión altos y gran dureza. Un átomo cede sus electrones de valencia al otro.
- Ejemplos: Cementos, hormigones, rocas, yesos, cales y ladrillos.
Enlace Covalente: Los átomos comparten electrones en pares. Este enlace ocurre entre átomos no metálicos.
- Ejemplos: Compuestos entre átomos no metálicos (sin especificar).
Enlace Metálico: Los electrones se comparten de forma deslocalizada entre todos los átomos del cristal metálico. Este enlace ocurre entre átomos metálicos.
- Ejemplos: Metales (sin especificar, pero se asume toda la gran variedad de metales).

Corrosión - Tratamientos

La corrosión es la interacción de los metales con el ambiente, provocando un cambio químico que deteriora sus propiedades.
Ejemplos de Corrosión:
- Oxidación del hierro (Fe + O2 → FeO2)
- Corrosión causada por fluidos que pueden causar rupturas en tuberías.
- Corrosión por cavitación (formada por burbujas de vapor de líquido).
Tipos de Corrosion:
- Visible: La corrosión es evidente en la superficie del material.
- Invisible: La corrosión puede ocurrir dentro del material sin ser visible en la superficie, afectando los mecanismos internos del material.

Por qué se corroen los materiales?

Los materiales en su estado natural a menudo están mezclados con otras sustancias, y su obtención necesita energía. Cuando un material se corroe, retorna a su estado natural, liberando energía.
La corrosión anula los tratamientos y el proceso de conformado de los materiales. Cuanto más complejo es el proceso de extracción del metal, más sensible es a la corrosión.

Protegiendo los materiales de la corrosión

Métodos de protección para prevenir la corrosión:
- Recubrimientos: Permanentes, como pintura o metales (níquel).
- Protección catódica: Utilizando un metal que se corroe más fácilmente para proteger a otro material.
- Inhibidores: Sustancias añadidas en pequeñas concentraciones para disminuir la velocidad de corrosión.

Polímeros

Sustancias orgánicas (naturales o artificiales) de alto peso molecular, formadas por la unión de moléculas de bajo peso molecular (monómeros).
- Ejemplos de los procesos de polimerización (sin especificar).
- Grado de Polimerización: Número de unidades repetidas en la cadena polimérica.

Propiedades Físicas de los Polímeros

Bajas temperaturas de fusión.
Aislantes térmicos y eléctricos.
Alto coeficiente de dilatación.

Propiedades Mecánicas de los Polímeros

Baja resistencia a la tracción.
Baja tenacidad.

Homo- y Copo-Polímeros

Homopolimeros: Contienen el mismo monómero a lo largo de la cadena.
Copolimeros: Contienen dos o más monómeros diferentes. La disposición de los monómeros en la cadena afecta sus propiedades.

Estructuras de los Polímeros

Lineales: Todos los monómeros unidos en una secuencia lineal.
Ramificadas: Ramificaciones laterales en la cadena principal.
Entrecruzadas: Enlaces entre cadenas vecinas. Algunas son termoestables con alta rigidez.

Propiedades Mecánicas y Térmicas

Termoplasticos: Cadenas flexibles con interacciones mediante fuerzas de Van der Waals
Se funden sin descomposición permitiéndoles ciclos de calentamiento y enfriamiento repetidos sin degradación.
Termoestables: Cadenas reticuladas mediante enlaces covalentes, son rígidas y resistentes a la degradación mediante ciclos.
Elastómeros: Cadenas flexibles con cierta entrecruzamiento. Permiten deformarse elásticamente, pero no permanentemente.

Orientación Espacial de las Cadenas Polímericas

Amorfos: Estructura desordenada. Son comunes en termoestables, termoplasticos y elastómeros.
Cristalinos: Estructura ordenada, presentes solo en algunos termoplasticos.
Semicristalinos: Combinación de regiones cristalinas y amorfas en una estructura mixta.

Temperatura de Transición Vítrea (Tg)

Temperatura a la que un polímero amorfo se endurece como un sólido.

Polímeros en la Construcción

Aislamiento, carpintería, revestimientos para suelos, cubiertas solares, entre otros.

Cerámicas

Compuestos formados por elementos metálicos y no metálicos con enlaces iónicos, altas temperaturas de fusión, fragilidad y baja tenacidad.
- Aislantes térmicos y eléctricos.
- Sensibles a cambios de temperatura repentina.

Estructuras Cerámicas

Compuestos iónicos y parcialmente iónicos formados por cationes metálicos y aniones no metálicos. Forman estructuras cristalinas complejas.

Cerámicas Tradicionales

Silicatos, sílice y alúmina. Componentes principales en rocas y corteza terrestre.

Cerámicas Nuevas

Al2O3, SiC y Si3N4 (son compuestos usados en laboratorios). Presentan propiedades mecánicas y de fusión altas.

Cerámicas Amorfos (Vidrios)

Unidades básicas silicatos (SiO2), de altas temperaturas de fusión, muy viscosas. Se utilizan en muchos procesos constructivos. Se forman bajo altas temperaturas.

Productos de Vidrio y sus Aditivos

Compuesto químico principalmente de SiO2 con otros componentes como Na2O, CaO, Al2O3, etc. usados en la creación de diferentes productos (para ventanas, envases, bombillas, laboratorio, etc.), que dependen de la pureza del SiO2.

Hormigón Convencional

Material compuesto de áridos, aglomerante (cemento) y agua. Está formado por la combinación de clinker, yeso y aditivos.
- Resistencia. La combinación de cemento + cantidad de áridos.
El cemento se obtiene tras la combinación de clinker, yeso y aditivos (cambian la viscosidad y el tiempo de fraguado).

Hormigón Polimerico

Hormigón convencional con parte o todo el cemento reemplazado por polímeros (para mejorar el comportamiento físico y mecánico). Poliestireno, poliestireno, poliester, y polimetilmetacrilato. -Excelente resistencia mecánica. -Gran resistencia a la corrosión, radiación UV

Metales y Aleaciones

Enlace metálico: Enlace entre átomos metálicos con un mar de electrones compartidos.
Aleaciones: Combinación de metales o metales con otros elementos que producen propiedades únicas.
- Hierros y Aceros: Combinación de hierro y carbono, crucial en aplicaciones estructurales. Se forman diferentes aleaciones desde aceros de baja y alta aleación con propiedades diferentes.
- Tratamientos térmicos: Procesos de calentamiento y enfriamiento para mejorar las propiedades de metales y aceros
Aleaciones no ferrosas: Incluyen aleaciones de cobre y aluminio

Aceros de alta aleación/aceros inoxidables

Enriquecidos con Cr, además de Fe y C, que proporcionan mayor resistencia a la oxidación. Son más caros pero resistentes a altas temperaturas, corrosion y fatiga.

Aleaciones No ferrosas

Compuestos sin hierro como materiales principales. Ejemplos: Cobre, Aluminio y sus aleaciones, con propiedades particulares

Principales Aleaciones

Al+Mg, Ti, Li: Aleaciones ligeras con una buena relación entre resistencia mecánica y peso.
Titanio: Resistente a la corrosión y con un coeficiente térmico bajo.
Aleaciones: Variedad de aleaciones con propiedades especiales para distintas necesidades (alta resistencia a presiones y temperaturas, etc.).

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Description

Explora los diferentes tipos de enlaces en los materiales, como el enlace iónico, covalente y metálico. Comprende cómo estas interacciones atómicas influyen en las propiedades físicas de los materiales, así como ejemplos típicos de cada tipo de enlace. Este cuestionario es esencial para estudiantes de química interesados en la ciencia de los materiales.