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Questions and Answers
¿Cuál es una característica clave de los metales debido a su enlace metálico?
¿Qué tipo de enlace predomina en los sólidos inorgánicos?
¿Cuál de los siguientes metales NO es considerado un metal puro?
¿Qué característica NO se asocia normalmente a los materiales metálicos?
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Los polímeros son un tipo de material que se caracteriza por:
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor a los materiales?
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¿Cuál es uno de los factores que determina el comportamiento de un material?
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¿Qué característica define a la estructura cristalina de un material?
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¿Qué distingue al aluminio del magnesio en términos de comportamiento mecánico?
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¿Qué tipo de estructura atómica tiene un material amorfo?
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¿Cuál de las siguientes propiedades mecánicas puede ser influenciada por la presencia de defectos cristalinos?
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¿Qué define al número atómico de un elemento?
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¿Qué describe mejor el estado fundamental de un átomo?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre los cerámicos amorfos es correcta?
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¿Qué materiales son considerados cerámicos oxídicos?
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¿Cuál de las siguientes características no es típica de los materiales cerámicos?
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¿Qué tipo de compuestos orgánicos forman los materiales poliméricos?
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¿Cuál es una de las principales desventajas de los materiales poliméricos?
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Qué tipo de materiales se consideran compuestos?
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¿Cuál de las siguientes aplicaciones es más adecuada para materiales cerámicos?
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La combinación de matriz y refuerzo en materiales compuestos busca:
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¿Cuál es la principal característica de los enlaces interatómicos primarios?
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¿Qué tipo de enlace se forma cuando los átomos presentan diferencias significativas en electronegatividad?
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¿Qué característica permite a los enlaces covalentes ser considerados direccionales?
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¿Cuál es la definición de toxicidad según el contenido?
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¿Cuál es la consecuencia de la interacción de los orbitales externos de los átomos en los enlaces interatómicos?
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¿Qué propiedades tienen los materiales iónicos?
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¿Qué indica la reciclabilidad de un material?
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¿Cuál es la relación entre la energía de enlace y la temperatura de fusión en materiales iónicos?
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¿Qué debe considerarse primero en el proceso de selección de materiales?
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¿Cómo se denominan las moléculas que se unen mediante fuerzas electrostáticas, resultantes de cargas eléctricas no equilibradas?
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¿Cuál de las siguientes etapas es parte de la selección de materiales?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre los polímeros covalentes amorfos?
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¿Qué tipo de técnicas de fabricación incluye la eliminación de material excedente?
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¿Cuál de las siguientes propiedades NO se menciona como importante en la selección de materiales?
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En el contexto de la microestructura de los materiales, ¿cómo se fabrica el cerámico comercial?
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¿Qué opción describe mejor la relación entre estructura, propiedades y procesado?
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Study Notes
Generalidades de los Materiales
- Materia: Todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio.
- Materiales: Sustancias utilizadas para crear estructuras, objetos y productos, a menudo sin transformación química mayoritaria durante su función.
- Estructura: El tipo de enlace entre átomos y su organización espacial influye en las propiedades del material.
Estructura Atómica
- Número atómico (Z): Número de protones en el núcleo de un átomo.
- Número másico (A): Número de protones más neutrones en el núcleo de un átomo.
- Masa atómica: La masa de protones y neutrones en el núcleo de un átomo.
- Estado fundamental: Los electrones ocupan los niveles de energía más bajos.
- Configuración electrónica: Describe la disposición de los electrones en los diferentes niveles de energía.
- Electrones de valencia: Electrons en el nivel de energía más externo que participan en los enlaces.
Fuerzas Interatómicas
- Curva de energía potencial: Describe las fuerzas atractivas y repulsivas entre átomos.
- Atracción: Fuerzas electrostáticas entre partículas con cargas opuestas.
- Repulsión: Fuerzas entre partículas con cargas iguales.
- Fuerza de enlace: Fuerza neta de atracción o repulsión entre átomos o iones en función de la distancia.
- Estado de equilibrio: La fuerza de atracción iguala a la fuerza de repulsión, resultando en una distancia de equilibrio.
- Energía de enlace: La energía necesaria para separar dos átomos o iones.
Enlaces
-
Enlaces primarios: Comparten o intercambian electrones para alcanzar una configuración electrónica estable.
- Enlace iónico: Transferencia de electrones entre átomos con electronegatividades muy diferentes (cerámicos).
- Enlace covalente: Átomos comparten electrones con electronegatividades similares, formando enlaces direccionales (polímeros, cerámicos covalentes).
- Enlace metálico: Electrones de valencia compartidos entre varios átomos, formando una nube electrónica que otorga alta conductividad eléctrica y térmica (metales).
-
Enlaces secundarios: Se basan en fuerzas electrostáticas entre moléculas.
- Fuerzas de Van der Waals: Interacciones tipo dipolo, fuerzas débiles.
- Puentes de hidrógeno: Se forman entre átomos de hidrógeno y átomos electronegativos en moléculas, fuerzas más fuertes que las de Van der Waals.
Clasificación de los Materiales
- Por Tipo de Enlace: Metales, sólidos inorgánicos (cerámicos), sólidos orgánicos (polímeros).
- Por Naturaleza Química: Metales, cerámicos, polímeros, compuestos.
- Otras Clasificaciones: Según uso, propiedades químicas, aplicaciones, etc.
Materiales Metálicos y Aleaciones
- Metales puros: Hierro, aluminio, magnesio, titanio, zinc, cobre, estaño, plomo, níquel.
- Aleaciones: Acero (Fe-C), aceros aleados (Fe-C-X), latones (Cu-Zn), bronces (Cu-Sn).
- Enlace Metálico: Conductividad térmica y eléctrica elevada, resistencia mecánica alta, ductilidad y conformabilidad.
Materiales Cerámicos
- Compuestos: Elementos metálicos y no metálicos unidos por enlaces iónicos y/o covalentes.
- Cerámicos amorfos: Vidrios
- Cerámicos cristalinos: NaCl.
- Cerámicos oxídicos: Al2O3, MgO, SiO2
- Cerámicos no oxídicos: Si3Ni4, SiC, WC, BN.
- Propiedades: Dureza y resistencia elevadas, baja ductilidad y conformabilidad, baja conductividad eléctrica y térmica.
Materiales Poliméricos
- Compuestos orgánicos: Basados en C, H y otros elementos no metálicos.
- Moléculas de cadena larga: Monómeros unidos por enlaces covalentes.
- Tipos: Termoplásticos (cadenas lineales), termoestables (redes).
- Propiedades: Ligereza, resistencia a la corrosión, aislantes eléctricos, baja resistencia mecánica a altas temperaturas.
Materiales Compuestos
- Combinación: Dos o más materiales de diferente naturaleza para maximizar las propiedades deseables.
- Matriz y refuerzo: Matriz (metálica, cerámica, polimérica) y refuerzo (láminas, fibras, partículas).
- Ejemplos: Aleaciones de Al reforzadas, polímeros reforzados con fibra de vidrio o carbono, madera, hormigón.
Consideraciones Ambientales
- Toxicidad: Carácter nocivo de los materiales.
- Reciclabilidad: Capacidad de reutilización.
- Biodegradabilidad: Descomposición natural en sustancias más simples.
Microestructura
- Cerámico comercial: Fabricado calentando polvos cristalinos a alta temperatura.
Procesado
-
Técnicas de fabricación:
- Moldeo, soldadura, conformado, compactación y sinterización, mecanizado, técnicas aditivas.
Selección de Materiales
- Relación Ternaria: Estructura-propiedades-procesado.
-
Etapas del proceso de selección
- Funciones del producto.
- Diseño provisional.
- Propiedades requeridas de los materiales.
- Posibles materiales, disponibilidad.
- Procesos de fabricación.
- Propuesta de materiales y procesos.
- Revisión del diseño si necesario.
Importancia de las Propiedades
- Es necesario conocer: Propiedades mecánicas, térmicas, ópticas, magnéticas, químicas, sensoriales para una selección adecuada del material.
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Description
Este cuestionario abarca los conceptos básicos sobre los materiales, su estructura atómica y las fuerzas interatómicas. Explora el número atómico, la masa atómica y la configuración electrónica, así como la importancia de los electrones de valencia. Ideal para estudiantes interesados en química y física de materiales.
