introduccion a los materiales de ingenieria

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  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Asignatura: Materiales de Ingeniera

    Carrera: Ingeniera Civil

    PRIMER SEMESTRE 2014

    Profesor: Juan Glvez LeivaContacto: [email protected]

    INTRODUCCION ALOS MATERIALESDE INGENIERIA

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    1.- INTRODUCCIN (clasificacin, estructura, propiedades, enlace, seleccin)

    2.- PROPIEDADES MECNICAS (Comportamiento a solicitaciones)

    3.- MATERIALES COMPUESTOS (ensayos)

    4.- ACEROS (fabricacin, tipos, designaciones, calidades, ensayos)5.- MADERA (estructura, propiedades, defectos)

    6.- HORMIGON (composicin, propiedades, normas y requisitos9

    7.- ASFALTO (caractersticas, propiedades, normas, ensayos)

    8.- SUELOS (origen, clasificacin, ensayos, uso como material de construccin)

    9.-POLIMEROS (clasificacin, polimerizacin, aplicaciones, fabricacin)

    10.-CERAMICAS (evolucin, clasificacin, fabricacin, convencionales, avanzadas)

    PROGRAMA DEL CURSO

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    ENTREGAR LOS CONOCIMIENTOS TERICOS Y PRCTICOS NECESARIOS PARA LACOMPRENSIN DE LAS PROPIEDADES, PROCESOS DE FABRICACIN, TIPOS Y USOS DELOS MATERIALES DE INGENIERIA

    DESCRIBIR LOS TIPOS DE MATERIALES EXISTENTES.

    ENTENDER EL COMPORTAMIENTO GENERAL Y LAS CAPACIDADES DE LOSMATERIALES UTILIZADOS EN INGENIERA.

    RECONOCER LOS EFECTOS DEL AMBIENTE Y LAS CONDICIONES DEOPERACIN SOBRE EL RENDIMIENTO DE LOS MATERIALES.

    IDENTIFICAR PROPIEDADES MECNICAS DE LOS MATERIALES UTILIZADOSEN INGENIERA Y APLICACIN DE ECUACIONES BSICAS DE DISEO.

    OBJETIVOS DEL CURSO

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    Keyser, C. CIENCIADE MATERIALES PARA INGENIERIA,Ed. Limusa.

    ICH. COMPENDIODE TECNOLOGIA DEL HORMIGON. Ed Universitaria. ICH. MANUALDEL HORMIGON. Ed. Universitaria.

    Videla , C. GUIAS DE LABORATORIO CURSO MATERIALES DE INGENIERIA. UNAB.

    CORFO. MANUALDE CONSTRUCCIONES EN MADERA. CORFO.

    Flinn, R. A. MATERIALESDE INGENIERIA Y SUS APLICACIONESEd. Mc Graw Hill.

    Van Vlack, L.B. MATERIALESPARA INGENIERIA. Ed. CECSA.

    Van Vlack, L.B. TECNOLOGIADE MATERIALES. Ed. Fondo Educativo Interamericano.

    Neville, A. M. PROPERTIESOF CONCRETE. Ed. Prentice Hall.

    Neville, A. M.TECNOLOGIADEL CONCRETO. Ed. Trillas

    Jastrzebski , Z. THENATURE AND PROPERTIES OF ENGINEERING MATERIALS. Ed. John Wiley

    BIBLIOGRAFA (en Biblioteca, Sazi 2212, tercer piso)

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    TODOS LOS INGENIEROS TIENEN QUE VER CON MATERIALES DE MANERA COTIDIANA,

    EN MANUFACTURAS, PROCESAMIENTOS Y EN EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE

    COMPONENTES O ESTRUCTURAS. DEBEN SER CAPACES DE SELECCIONAR Y UTILIZAR

    MATERIALES Y ANALIZAR SUS FALLAS.

    Decisiones:

    Seleccin del material a incorporar en un diseo

    Tolerancias y dimensiones correctas para mantener funcionalidad durante su

    uso.

    Reciclado a causas de problemas ecolgicos

    Reconversin en un componente til

    INTRODUCCIN

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    DEFINICIN DE MATERIAL

    Sustancia de la que cualquier cosa esta compuesta o hecha

    Ejemplos

    Madera, hormign, acero, plstico, vidrio, papel, aluminio .

    Usados por el hombre desde el comienzo de los tiempos

    Necesarios para mantener su nivel de vida

    adecuados a cada poca

    y a sus posibilidades

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    Siempre se ha utilizado materiales naturales, actualmente el

    ser humano los mejora, inventa y disea nuevos materiales.

    MATERIALES

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    En nuestra sociedad actual se puede observar la repercusin de los nuevos

    materiales, tanto en las actividades cotidianas como en las extraordinarias

    el objetivo es que simplifiquen nuestra vida y ayuden a mejorar su calidad

    MATERIALES

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    QUMICA

    CIENCIA DELOS

    MATERIALES

    INGENIERA DE LOS MATERIALES

    FSICA

    CIENCIA DE LOS MATERIALES

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    LA CIENCIA DE LOS MATERIALES ESTUDIA LARELACIN ENTRE:

    PROCESAMIENTO

    ESTRUCTURA PROPIEDADES

    MATERIALES

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    CLASIFICACIN CLSICA DE LOS MATERIALES

    Materiales metlicos

    Materiales polimricos

    Materiales cermicos

    Materiales compuestos

    Buenas propiedades mecnicas, malaresistencia a la corrosin

    Buena maleabilidad y deformabilidad,se degradan

    Alta dureza, alta fragilidad

    Propiedades que dependen de losmateriales mixtos utilizados

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    POSIBLES CLASIFICACIONES DE LOS MATERIALES

    En funcin de sus aplicaciones Materiales para la salud

    Materiales para la energa

    Materiales para aplicaciones aeronutica

    Materiales para microelectrnica

    En funcin nueva propiedades fsicas o qumicas

    Materiales magnticos

    Nanomateriales

    Biomateriales

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    Los materiales, se clasifican en tres grupos principales: Materialesmetlicos, polimricos y cermicos.Sin embargo considerando sus

    propiedades mecnicas, elctricas y fsicas, pueden agruparse en

    forma ms conveniente.

    METLICOSMetales y aleaciones

    CERMICOSSlidos inorgnicos

    no metlicos

    POLMEROSSlidos orgnicos

    COMPUESTOSMezcla de los anteriores en

    forma slida consolidada

    MATERIALES

    CMO SE CLASIFICAN LOS MATERIALES ?

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    Se clasifican en cinco grupos principales y se diferencian por sus propiedades y suestructura:

    Metales (y sus aleaciones): Son buenos conductores elctricos y trmicos, poseen unaresistencia mecnica relativamente alta, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto.

    Turborreactor: Parte delantera en base aTitanio (t mediana). Seccin traseraconstruida con superaleaciones baseNquel (altas t)

    Cermicos: El ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos, tienenbaja conductividad trmica y elctrica, son fuertes, duros, quebradizos y pueden ser

    modificados, para aplicaciones de alta resistencia mecnica.

    Componentes cermicos: Impulsores ylabes para operar a alta T.

    TIPOS DE MATERIALES

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    Polmeros: Son grandes estructuras moleculares

    obtenidas a partir de molculas orgnicas (hule,plsticos, muchos tipos de adhesivos), tienen bajaconductividad elctrica y trmica, reducidaresistencia y no son adecuados para su utilizacin abaja temperatura. Los termoplsticos son dctiles ylos polmeros termoestables, son ms resistentes,

    pero frgiles.

    Semiconductores: Siendo muy frgiles, se destaca laparticipacin del Silicio (Si), Germanio(Ge) y

    Arseniuro de Galio (GaAs), para aplicacioneselectrnicas y de comunicaciones. La conductividadpuede ser controlada dependiendo de su uso.

    Circuito integrado

    TIPOS DE MATERIALES

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    Materiales compuestos: Se forman a partir de dos o ms materiales, produciendo

    propiedades que no se encuentran en ninguno de ellos en forma individual. Con materialescompuestos se pueden producir materiales ligeros, fuertes dctiles, resistentes a altastemperaturas, o producir herramientas de corte duras y resistentes al impacto.

    El aspa de los helicpteros, es de un material compuesto de polmero reforzado confibra de carbono.

    TIPOS DE MATERIALES

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    RESUMEN DE LOS TIPOS DE MATERIALES

    Material Aplicaciones Propiedades

    Metales:

    CobreHierro fundido grisAleacin de aceros

    Alambre conductor elctricoBloques para motor de automvilLlaves

    Alta conductividad elctrica , buenaformabilidad.

    Moldeable, maquinable, absorbevibracionesEndurecidas de manera significativamediante tratamientos trmicos.

    CermicosSiO2-Na2O-CaO,Al2O3, MgO, SiO2

    Titanato de bario

    Vidrio para ventanasRefractarios para contener metal fundido

    Transductores para equipo de audio

    pticamente til, aislante trmicoAislantes trmicos, se funden a altatemperatura, relativamente inertes antemetal fundido

    Convierten sonido en electricidad(comportamiento piezoelctrico)

    PolmerosPolietilenoEpxicosFenlicos

    Empacado de alimentosEncapsulado de circuitos integradosAdhesivos para unir capas de maderalaminada

    Fcilmente conformable en delgadaspelculas flexibles e impermeablesElctricamente aislante y resistente a lahumedadFuertes, resistentes a la humedad

    SemiconductoresSilicioGaAs

    Transistores y circuitos integradosSistemas de fibra ptica

    Comportamiento elctrico nicoConvierte seales elctricas en luz

    CompuestosGrafito en matriz epxicaCarburo de Tungsteno-cobalto

    Acero recubierto de titanio

    Componentes para aeronavesHerramientas de corte de carburo paramaquinadoRecipientes de reactores

    Relacin elevada resistencia-pesoAlta dureza buena resistencia al impactoBajo costo y la alta resistencia del acero,con la resistencia a la corrosin del titanio

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    Resistencia Mecnica Representativas de losDistintos Tipos de Materiales

    300.000

    200.000

    100.000

    Resistencia(psi)

    Polmeros

    Cermicos

    Compuestos

    Metales

    -PEEK-Nylon-Polietileno

    -SiC

    -Si3N4

    -ZrO2

    -Al2O3

    -Carbono-matriz

    epxica

    -Kevlar-matrizepxica-Boromatriz depolimida

    -Carbono-matrizde polimida

    -Vidrio-matriz depoliester

    -Aleaciones deCobalto

    -Acero de altaresistencia

    -Aceros Aleados-Aleacin Cu-Be-Aleacin de Ni-Aleacin de Ti

    -Latn (Cu-Zn)

    -Aleacin de Al

    -Aleacin de Zinc

    -Plomo

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    RELACIN ESTRUCTURA-PROPIEDADES-PROCESAMIENTO

    Propiedades del material

    -Mecnicas:describen la forma en que el material responde a una fuerza aplicada(resistencia, rigidez, ductilidad). Tambin puede ser un golpe repentino e intenso(impacto), a la aplicacin de cargas cclicas (fatiga), expuesto a altas temperaturas(termofluencia) o condiciones abrasivas (desgaste).

    -Fsicas: Comportamiento elctrico, trmico, magntico, ptico, elstico y qumico

    que dependen tanto de la estructura como del procesamiento del material.

    Estructura Propiedades

    Mtodo deProcesamiento

    Lmina

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    Deben considerarse varios factores:

    -El material debe adquirir las propiedades mecnicas y fsicas deseadas.

    -Debe ser procesado y manufacturado de la forma deseada.

    -Debe ser una solucin econmica al problema de diseo.

    -El entorno debe quedar protegido (reciclaje)

    Se considera el costo del material: costo por kilo de peso y un balance criterioso

    entre las caractersticas (requisitos) del producto final, su costo, densidad,reciclabilidad, propiedades, etc.

    DISEO Y SELECCIN DE MATERIALES

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    DISEO Y SELECCIN DE MATERIALES

    Material Resistencia

    (lb/plg2)

    Densidad

    (lb/plg3)

    Relacin

    resistencia-peso (plg)

    Polietileno 1.000 0,03 0.03 x106

    Aluminio Puro 6.500 0,098 0.07 x106

    Al2O3 30.000 0,114 0.26 x106

    Epxicos 15.000 0,05 0.30 x106

    Aleacin de acero contratamiento trmico

    240.000 0,28 0.86 x106

    Aleacin de aluminio contratamiento trmico

    86.000 0,098 0.88 x106

    Compuesto carbono-carbono 60.000 0,065 0.92 x106

    Aleacin de titanio contratamiento trmico

    170.000 0,16 1.06 x106

    Compuesto Kevlar - epxico 65.000 0,05 1.30 x106

    Compuesto carbono - epxico 80.000 0,05 1.60 x106

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    ESTRUCTURA ATMICAEstructura de un material

    -Estructura atmica

    -Arreglo de los tomos

    -Microestructura

    -Macroestructura

    Clasificar los materiales:

    Permite obtener conclusiones generales respecto de sus propiedadesmecnicas y fsicas de cada material

    Estructura atmica: Influye en laforma en que los tomos se unenentre s

    -Metales

    -Compsitos

    -Cermicos

    -Polmeros

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    ESTRUCTURA DEL TOMO

    - tomo: Ncleo rodeado de electrones

    -Ncleo = Neutrones + Protones

    -Protones poseen carga positiva

    -Electrones rodean al ncleo y poseen carga negativa y estn sujetos al ncleo poratraccin electrosttica.

    -Carga elctrica q = 1,6 x 10-19Coulomb

    -N de protones y neutrones es el mismo. El tomo es elctricamente neutro.

    -N atmico = N de electrones-Masa protn y neutrn = 1,67 x 10-24g

    -Masa electrn = 9,11 x 10 -28g

    -N de Avogadro N = 6,02 x 1023tomos/mol

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    I. NUMEROS CUANTICOS

    n = nmero cuntico principal define el tamao y energa del orbitaln = 1, 2, 3, .....

    l = nmero cuntico del momento angular

    l = 0, 1, 2, ....(n-1)

    Nmero cuntico magntico (ml)Valores de ml: +l, 0, -l

    Nmero cuntico de espn (ms)

    10Ne = 1s22s22p6

    (da cuenta del momento angular del electrny la forma de los orbitales (subniveles deenerga)

    Define la orientacin del orbital y especifica en quorbital, dentro de este subnivel se ubica el electrn.

    Da cuenta del giro del electrn sobre simismo

    -1/2 +1/2

    CONFIGURACIONES ELECTRNICAS DE LOS ELEMENTOS

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Nmeros Cunticos Orbitales

    n l m tipo Nombres1 0 0 s 1s

    2 0 0 s 2s

    1 -1, 0, +1 p 2px, 2py, 2pz

    3 0 0 s 3s

    1 -1, 0, +1 p 3px, 3py, 3pz

    2 -2, -1, 0, +1, +2 d 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3dx2-y2, 3dz2

    TIPOS DE ORBITALES

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    l = 0 (s) l = 1 (p) l = 2 (p) l = 3 (p) l = 4 (p) l = 5 (p)

    n=1 (K) 2n=2 (L) 2 6

    n=3 (M) 2 6 10

    n=4 (N) 2 6 10 14n=5 (O) 2 6 10 14 18n=6 (P) 2 6 10 14 18 22

    Nota: 2, 6, 10, 14, se refieren al numero de electrones en cada nivel de energa

    TIPOS DE ORBITALES

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    E n + l Ejemplo: 3d(E) 4s (E)

    I) CONFIGURACIN ELECTRNICA DE LOS ELECTRONES:

    Distribucin de los electrones en los distintos niveles y subniveles.En un tomo polielectrnico, los electrones ocupan diferentes orbitalesde acuerdo a su energa, disponibilidad y capacidad

    II) PRINCIPIO DE AUFBAU:

    Los electrones se agregan al tomo a partir del orbital de menor energa, hasta quetodos los electrones estn ubicados en un orbital apropiado.

    III) PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULI: Ejemplo: Orbital 1s

    1.- Dos electrones no pueden tener nmeros cunticos iguales.2.- A lo menos el nmero cuntico de espn debe ser diferente.

    n=1; l=0; ml=o; ms=-1/2

    n=1; l=0; ml=0; ms=+1/2

    NIVELES DE ENERGA DE LOS ELECTRONES

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    Para un mismo nivel energtico se llenan los orbitales de a 1 electrn y luego seaparean

    Ejemplo: Configuracin electrnica para el carbono (Z=6)

    a) Global: 1s22s22p2

    b) Detallada: 1s22s22px12py12pz0

    c) Diagrama de orbitales: 1s 2s 2p

    D) IDENTIFIQUE CADA NMERO CUNTICO Y EL TIPO DE ORBITAL PARA EL TOMO DENEN

    IV. PRINCIPIO DE MXIMA MULTIPLICIDAD DE HUND

    NIVELES DE ENERGA DE LOS ELECTRONES

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    1s 2s 2px 2py 2pz

    n 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2l 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

    ml 0 0 0 0 -1 -1 0 0 +1 +1

    ms -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 +1/2

    n del electrn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

    NMEROS CUNTICOS HASTA EL ELEMENTO NEN

    1s 2s 2px 2py 2pz

    n = 1l = 0ml=0

    ms= -1/2

    -1 0 +100

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    MECANISMO MEDIANTE EL CUAL SE UNEN O ENLAZAN LOS TOMOS

    ENLACE ATMICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    +

    + + +

    ++-

    -- -

    -

    -

    -

    -

    --

    NCLEOS

    ELECTRONES

    I) ENLACE METLICO

    - Los elementos metlicos que tienen una electronegatividad baja, ceden suselectrones de valencia formando un mar de electrones

    -Enlace no direccional; cuando se dobla un metal, el enlace se desliza y reordena sin

    romper

    -Los cuerpos centrales atmicos positivamente cargados quedan enlazadosmediante la atraccin mutua con los electrones libres de carga negativa

    ENLACE ATMICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Enlace metlico: Atraccin

    electrosttica entre los

    electrones de valencia y las

    partes centrales de tomos

    cargadas positivamente. Para

    formar el enlace metlico, los

    tomos pierden los electrones de

    su ltima capa, que forman la

    nube electrnica, donde se

    empaquetan los iones positivos

    resultantesEnlace no direccional entre

    los tomos

    I.- ENLACE METLICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

    41/61

    Cuando se aplica voltaje a un metal, los electrones se mueven con facilidad y conducen lacorriente

    I.- ENLACE METLICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

    42/61

    En los metales en estado slido, los tomos se encuentran empaquetados

    relativamente muy juntos, en una ordenacin sistemtica o estructura cristalina.

    a) Disposicin atmica en un cristal de cobre metlico b) Diagrama esquemtico

    bidimensional de tomos entrelazados metlicamente

    I.- ENLACE METLICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

    43/61

    La mayora de los metales pueden ser deformados considerablemente sin fracturas debido

    a que los tomos de metal se pueden deslizar unos sobre los otros sin distorsionar

    completamente la estructura de enlace metlico

    I.- ENLACE METLICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

    44/61

    I.- ENLACE METLICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Propiedades Fsicas de las Sustancias Metlicas

    Apariencia lustrosa

    Slidas a temperatura ambiente (excepto el Hg)

    Buenos conductores del calor y la electricidad

    Maleables (se pueden manipular para darles distintas

    conformaciones)

    Dctiles (capacidad de deformarse de manera permanente sin

    romperse, cuando se aplica una fuerza).

    I.- ENLACE METLICO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Calcule el N de electrones capaces de conducir una carga elctrica en 10

    centmetros cbicos, si la densidad de la Plata es 10,49 g/cm3

    Solucin: se sabe que la valencia de Ag es 1y N0= 6,02x1023tomos/mol.

    La valencia de la plata es 1, y solo los electrones de valencia son los que conducenla carga elctrica . La masa atmica es de 107,868 g/mol

    Masa por 10 cm3= (10 cm3)*(10,49 g/cm3) = 104,9 g

    tomos = (masa * N0) = (104,9 g) * (6,02x1023tomos/mol) = 5,85 x1023 tomos

    Masa atmica 107,868 g/mol

    Electrones = (5,85 x1023tomos)(electrn de valencia/tomo)

    = 5,85 x1023electrones de valencia por cm3

    EJEMPLO

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    II.- ENLACE INICO

    Se crea el enlace inico entre dos tomos distintos con electronegatividades

    diferentes

    Un tomo dona sus electrones de valencia a un tomo diferente, ocupando el nivelenergtico de otro tomo.-

    Ambos tienen su nivel energtico externo lleno (o vaco), adquieren carga elctricay se comportan como iones.-

    Ejemplo: NaCl

    Atomo de sodio Atomo de cloro in Na+ in Cl-

    11Na = 1s22s22p63s117Cl = 1s22s22p63s23p5

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Un tomo donor y otro aceptor.Unin de: metal - no metal NaCl: Na+ - Cl-

    Cada in Na+ esta rodeado por 6 iones Cl- y viceversaLa relacin R Na/R Cl= 0,536En base a equilibrio de cargas y en relacin a los radios, cada anin y cada catin debe tener NC= 6Estructura cristalina FCC (CBICA CENTRADA EN LAS CARAS), nmero de coordinacin = 6

    Na+

    Cl-

    Cl-

    Na+ Na+Cl-

    Cl- Cl-Na+

    II.- ENLACE INICO

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    - Compuestos inicosDuros y Frgiles (ruptura equilibrio elctrico).-

    Solubles en agua y en lquidos polaresForman estructuras cristalinas bien definidasBaja conductividad (solo presentan si estn disueltos o fundidos ya que en estascondiciones se ionizanPuntos de fusin y ebullicin elevados

    Ejemplo:Describir el enlace inico entre magnesio y cloro.

    a) Estructura electrnica.

    b) Cada tomo de Mg cede sus dos electrones de valencia.

    c) Cada tomo de Cl acepta un electrn y se convierte en un in Cl-

    d) El compuesto formado es:

    Mg:1s22s22p63s2, valencia = 2

    Cl:1s22s22p63s2 3p5, valencia = 7

    Mg Mg+2 + 2e-Cl + 1e- Cl-

    Cl- _ Mg+2 _ Cl-MgCl2

    II.- ENLACE INICO

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    III.- ENLACE DE VAN DER WAALS-Estos enlaces unen molculas o grupos de tomos por medio de atraccioneselectrostticas dbiles Ej: plsticos, cermicos y el agua

    -La atraccin electrosttica entre regiones de carga (+) de una molcula y regiones decarga (-) de otra molcula, unen de una manera dbil ambas molculas

    - Presentan polarizacin (atraccin de cargas por orientacin)

    OXGENO

    H

    H

    +

    +-

    -

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    Estructura. Fuerzas de Van der Waals

    Enlaces dbiles que se producen entre estructuras en capas: arcillas, mica,grafito, nitruro de boro hexagonal. Propiedades muy anisotrpicas(propiedades con valores distintos en direcciones diferentes) .Deslizamiento entre las capas

    Fuerte anisotropa

    III.- ENLACE DE VAN DER WAALS

    III - ENLACE DE VAN DER WAALS

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    (a) En el PVC los tomos de cloro unidos a la cadena del polmero tienen carga negativa y los dehidrgeno, carga positiva. Las cadenas estn cruzadas dbilmente mediante enlaces de Van derWaals. (b) Cuando se aplica una fuerza a un polmero, los enlaces de Vander Waals se rompen ylas cadenas se deslizan una frente a otra.

    III.- ENLACE DE VAN DER WAALS

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    H+ HH2+ 436 kJmol-1Se requieren 436 kJ para disociar un mol demolculas de hidrgeno (Energa de enlace) !!!!

    - Los dos ncleos cargados positivamente semantienen juntos por la fuerza de atraccin queellos ejercen hacia los electrones.

    Variacin de la energa que se produce al formarseuna molcula de hidrgeno

    - Se entiende por enlace covalente aquella unindonde existe participacin mutua de pareselectrnicos entre los tomos enlazados.

    Para que dos tomos de hidrgeno formen una molcula, los dos tomos debenaproximarse lo suficiente para que sus respectivos orbitales atmicos 1sse superponganformando un orbital molecular.

    IV.- ENLACE COVALENTE

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Los tomos comparten electrones. Estructuras abiertas baja densidad y

    expansin trmica

    Los enlaces son direccionales, orbitales llenos

    El enlace de los tomos de carbn en el diamante es un buen ejemplo

    Resistencia y dureza elevadas: Nitruros, carburos, boruros, siliciuros

    Los silicatos poseen enlaces combinadas

    IV.- ENLACE COVALENTE

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Estructura: Enlace covalenteIV.- ENLACE COVALENTE

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    El enlace covalente requiere que los electrones sean compartidosentre tomos, de talforma que cada tomo llene su orbital externo sp.

    En el caso del Si, con valencia 4

    deben formarse 4 enlaces covalentes

    Los enlaces covalentes son direccionales. En el

    Si, forman una estructura tetradrica, con ngulosde 109,5, entre cada enlace.

    IV.- ENLACE COVALENTE

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Estructura tetradrica de la slice (SiO2). Contiene enlaces covalentes entre lostomos de Silicio y Oxgeno.-

    Cada tomo de Si se enlaza a 4 tomos de oxigeno

    IV.- ENLACE COVALENTE

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    En la mayora de los materiales, los enlaces entre tomos es una mezcla de dos oms tipos de enlaces. Ejemplos:

    -Compuestos intermetlicos: Enlace metlico y inico

    -Cermicos y semiconductores: Enlaces covalentes y inicos

    -Fraccin de enlace covalente =

    -E = diferencia de electronegatividad entre dos tomos

    )E25,0( 2

    e

    Energas tpicas de enlace

    V.- ENLACES MIXTOS

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Electronegatividad: Tendencia de un tomo a ganar electrones

    ELECTRONEGATIVIDAD

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    Propiedades de los vidrios:

    Orden atmico a corto alcance. Estructura y propiedades istropas. Transparentes. Buenos aislantes elctricos y trmicos. Se ablandan antes de fundir (T>Tg). Pueden ser soplados.

    ESTRUCTURA DE LOS VIDRIOS

  • 7/22/2019 Introduccion a Los Materiales de Ingenieria

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    ESTRUCTURA DE LOS VIDRIOS

    Slice fundida (Tm = 1700C)

    Buen coeficiente de expansin trmico. Elevada resistencia el choque trmico.

    La cristalizacin a cristobalita puede provocar su agrietamiento. (V