martes, 24 de noviembre de 2015

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE SAN ANDRES TUXTLA
INGENIERÍA INDUSTRIAL
TEMA: ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES
MATERIA; QUÍMICA
PROFESOR: ING. TONATIUH SOSME SANCHEZ 
1ºER SEMESTRE
ALUMNOS: GUSTAVO ADOLFO DOMINGUEZ RODRIGUEZ 
MARÍA DE LOS ÁNGELES MIRÓN COLORADO
IRLANDA DE LOS ÁNGELES CHIGO COBAXIN 

INDICE

estado solido..............................................................................................1
estado cristalino.........................................................................................2
caracterización de sistemas cristalinos......................................................3
estado vítreo..............................................................................................4
características de un material vítreo..........................................................5
estructura amorfa.......................................................................................6
metalurgia..................................................................................................7
principales metales y aleaciones utilizados en la industria........................8
principales materiales cerámicos utilizados en la industria.......................9

Caracterización de sistemas cristalinos


SISTEMAS CRISTALINOS 
Sistema cristalino: conjunto de grupos puntuales compatibles con una determinada red de Bravais, es decir, un sistema cristalino se va a caracterizar por un sistema de ejes de referencia o por una determinada cruz axial que corresponde a una red de Bravais. luz Axial: representación gráfica de los seis parámetros que caracterizan los ejes de simetría. En función a esto podemos definir siete sistemas cristalinos. Combinación de tres ejes de rotación simple. 
Definición: es un conjunto de caras equivalentes por simetría, el número y el aspecto de esas caras depende dela posición que ocupe respecto a los elementos de simetría. 
Las caras tienen un determinado grado de libertad determinada por los elementos de simetría independientes. Por ejemplo: en un octaedro el eje ternario no me va a permitir obtener más caras iguales pero el eje cuaternario sí. Como es un conjunto de caras equivalentes por simetría, a partir de una cara y un eje cuaternario obtengo el resto de caras, además necesito un plano de simetría. 
La combinación de formas simples tienen que estar en el mismo grupo puntual. Encontramos dos tipos de formas: 
· abiertas: prisma y pinacoide. No delimitan en el espacio totalmente. 
· Cerradas: octaedro, son las que aparecen en la Naturaleza. Si delimitan totalmente en el espacio. 
La combinación de formas abiertas da formas cerradas. 

Estado Solido


Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.
En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.
Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas





Estado Cristalino

La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomosmoléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación.
El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.
















Estructura Amorfa

Un sólido amorfo consiste en partículas acomodadas en forma irregular y por ello no tienen el orden que se encuentra en los cristales. Ejemplos de sólidos amorfos son el vidrio y muchos plásticos.  Los sólidos amorfos difieren de los cristalinos por la manera en que se funden. Si controlamos la temperatura de un sólido cristalino cuando se funde, encontraremos que permanece constante. 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 equivalentes.
 

Estado Vitreo

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".

Características de un material Vítreo



Características mecánicas y físicas:

Densidad: 2,5

Dureza: 6,5 (mohr)

Res. flexión en vidrios recocidos: 400 Kp/cm2

Res. flexión en vidrios templados: 1000-2000 Kp/cm2

Res. compresión: 10000 Kp/cm2

Características químicas:

Gran resistencia, excepto a fosfatos y silicatos alcalinos. Para evitar ataques químicos se descalcifica la superficie, esto se consigue con un pulido al fuego o un tratamiento químico.

Los vidrios con un PH < 7 son inatacables. 


Metalurgia

Principales metales y aleaciones utilizados en la industria


COBRE

El cobre es un mineral que desde las más antiguas civilizaciones hasta nuestros días, ha venido adaptándose a los más diversos usos. Sus reconocidas cualidades físicas y químicas de conductividad (buen constructor de la electricidad), maleabilidad (capacidad de hacer láminas muy delgadas), ductibilidad ( capacidad de haber alambres muy delgados) y durabilidad, le han permitido mantener una posición privilegiada en mercados cada vez más competitivos.
ALEACIONES

Los Latones. Son aleaciones de cobre con zinc. Se utilizan para cartuchos de
municiones, en los radiadores, accesorios para plomería, joyería de fantasia,
intercambiadores de calor, estuches para lápiz labial, polveras, etc.
Los bronces son aleaciones de cobre con otros metales (Sn, Al, etc.) excepto
el zinc. Se usa en la fabricación de discos de embrague, resortes, fuelles, recipientes y conductos hidráulicos a presión, engranajes, ejes motrices, piezas de bombas, resortes y contactos en equipos para teléfonos, equipo quirúrgico y dental, etc.
EL ZINC

El Zinc también es uno de los principales metales que produce el Perú. Somos el primer productor en Latinoamérica y cuarto en el mundo. Es con el cobre uno de los más importantes por las diversas aplicaciones que tiene.
ALEACIONES

Calotas de zinc. El zinc con pequeñas adiciones de plomo y cadmio se utiliza
para hacer discos, los que son usados como envoltura de las pilas eléctricas,
ya que forman el polo negativo.
ZAMAK, con adición de pequeñas cantidades de aluminio, magnesio y cobre
se obtiene una aleación importante, denominada ZAMAK, el cual se utiliza en la fabricación de piezas de automóviles, utensilios domésticos, productos de ferretería, candados, juguetes, etc, la mayoría de ellos inyectados.
EL ORO

El oro, metal conocido y usado desde la antigüedad en el Perú, generalmente se encuentra asociado a minerales de plata, y cobre en yacimientos primarios, en forma de vetas y diseminados, en yacimientos aluviales, (secundarios) en la zona norte y sur oriental del país y en yacimientos diseminados de origen volcánico de baja ley.
El oro tiene propiedades físicas notables como resistencia a la corrosión, conductividad eléctrica, maleabilidad (capacidad de hacer láminas muy delgadas), ductilidad (capacidad de hacer alambres delgados ) y reflectividad.
PLOMO
El plomo es un metal blanco, pesado, maleable, levemente dúctil y de mayor
resistencia a la corrosión que los metales comunes.
resistencia a la corrosión que los metales comunes.
ESTAÑO
El estaño se obtiene principalmente, a partir de la casiteria, óxido de estaño,
también se obtiene como subproducto a partir de minerales de cobre.
El Perú posee una sola mina en operación que produce este metal y hace que nuestro país sea el tercer productor mundial de estaño. Está ubicada en el departamento de Puno . En el 2001 se produjeron 38, 182 tmf de estaño.

Cerámica

Principales materiales utilizados en la industria 

Los materiales cerámicos de arcilla utilizados en la construcción se clasifican en ladrillos para pared, para pavimentación (suelos) y para cubiertas. Los materiales de ingeniería se pueden dividir en tres categorías principales: cerámicas cristalinas, vidrios y cerámicas de vidrio.
Los cerámicos incluyen los silicatos tradicionales y los muchos compuestos de óxidos y sin óxidos ampliamente usados tanto en la tecnología tradicional como en la avanzada, las arcillas y refractarios hacen parte de este grupo.
  • Arcillas: Las arcillas comunes se utilizan en la fabricación de ladrillos para la construcción de edificios y ladrillos refractarios. Estas arcillas comunes están formadas por alúmina y sílice en diversa proporciones, con la presencia de otras impurezas, tales como óxido férrico (el cual le da color rojo), óxido de manganeso, potasa, magnesio y cal. El caolín (arcilla blanca formada principalmente por alúmina y sílice) se utiliza para fabricar utensilios de barro, de porcelana fina, de otras porcelanas, de productos de papel y de ladrillos refractarios.
  • Refractarios: Un material refractario puede soportar altas temperaturas sin desintegrarse (astillarse o fundirse). El ladrillo refractario que se utiliza en los hornos es un ejemplo muy común, y sin los refractarios, no sería posible la moderna industria del acero. Los materiales refractarios pueden colocarse o conformarse como ladrillos, lo cual se hace cuando se utiliza arcilla refractaria u otro material como mortero para unir los ladrillos refractarios.
El grafito es un material refractario excelente ya que no puede astillarse (o sea, no se pueden separar pedazos por el choque térmico) debido a su alta conductividad térmica. La mayoría de los refractarios tales como los ladrillos refractarios pueden soportar temperaturas levemente mayores a 1647 °C antes de desintegrarse. El grafito tiende a oxidarse en presencia de aire y puede utilizarse hasta 3316 °C.
El carburo de silicio abrasivo también puede utilizarse como refractario para altas temperaturas, pero es bastante caro para utilizarse en este sentido. Los ladrillos refractarios que contienen grandes cantidades de óxido de cromo se conocen como refractarios de cromita y son muy apropiados para usarlas a altas temperaturas en hornos de fusión de acero. El ladrillo de magnesita, compuesto predominante por óxido de magnesio, se usa también con este propósito. Los ladrillos refractarios aislantes se fabrican con arcilla refractaria común, pero para darles porosidad, la arcilla se combina con aserrín o con coque, material que se quema cuando el ladrillo se calcina.
LAS ESTRUCTURAS DE LOS MATERIALES
CERAMICOS
Estructuras de los cerámicos cristalinos:
Existen dos características que componen los materiales cerámicos cristalinos que determinan la estructura cristalina: el valor de la carga eléctrica de los iones componentes y los tamaños relativos de los cationes y aniones.
El cristal debe ser eléctricamente neutro, o sea todas las cargas positivas de las cationes deben ser equilibradas por un número igual de cargas negativas de los aniones.