CAPÍTULO 2 / TEMA 7

La materia y sus propiedades

CLASIFICACIÓN Y UTILIZACIÓNDE MATERIALESTodos los materiales que nos rodean están hechos de materia y, por lo tanto, de una enorme cantidad de átomos. Esto no sólo hace que existan diversas clasificaciones de materiales, sino que también se utilicen de múltiples maneras en pro del desarrollo dela sociedad.

Naturales

Son los materiales que se extraen de la naturaleza y pueden ser animales, vegetales o minerales, por lo que también se los conoce como recursos naturales.

ArtificialesSon los materiales creados por el hombre y que no existen naturalmente. En otras palabras, son fabricados por el ser humano a partir de los materiales naturales.

Aplicaciones

Estos materiales son muy usados en la construcción, en especial la madera y la piedra. Asimismo, el barro, las pajas, las ramas y el cuero han sido materiales básicos en la generación de habitaciones desde la prehistoria.

También son utilizados en la joyería. Gran parte de las piezas contienen metales, cristales, minerales, perlas y piedras preciosas o semipreciosas.

Cabe destacar que el carbón y el petróleo representan importantes recursos energéticos, en especial el petróleo que es usado como combustible y materia prima de los plásticos.

MATERIALES SEGÚN SU ORIGEN

MATERIAL INTELIGENTE

Es un material con la capacidad de detectar un estímulo externo y

como respuesta modificar sus

propiedades, estructura o funciones.

EJEMPLOS DEMATERIALES NATURALES

Algodón Arena

Hierro Madera

Oro Petróleo

Es el recurso que se encuentra en la naturaleza listo para ser utilizado y que

posteriormente se procesa para crearun producto.

¿QUÉ ES LA MATERIA PRIMA?

Las piedras preciosas o gemas se cortan y pulen para usarse en joyería.

QUIERO SABER SOBRE...

El petróleo es una importante fuente de energía y materia prima

utilizada en numerosos procesos de la industria química.

Aplicaciones

El vidrio y el papel son materiales artificiales creados en la Antigüedad. El papel es un soporte para la expresión escrita que perdura en el tiempo, y que tiene la facilidad de transformarse en materiales de distintos tipos y usos. Por otro lado, el vidrio es usado en la decoración de los hogares, en el área de la construcción y de las telecomunicaciones.

Las aleaciones también han sido de gran utilidad en las sociedades. El bronce tiene aplicaciones en la fabricación de armas, herramientas, armaduras, placas y llaves. El acero es usado para fabricar vigas, barras y puentes que se destinan a la industria dela construcción.

Sintéticos

Son los materiales creados por el hombre a partir de los materiales artificiales y con el uso de la síntesis química. Con este proceso se busca mejorar algunas características del material en cuanto a la durabilidad y la resistencia.

Aplicaciones

La mayoría de los materiales usados en el área de la tecnología textil son sintéticos y se caracterizan por ser resistentes, extensibles y a prueba de agua y manchas, como por ejemplo el nailon, poliéster y el spandex.

Otro material sintético utilizado a gran escala es el plástico. Sus aplicaciones son muy diversas y sus distintas variedades componen botellas, indumentarias, contenedores, calzado, pavimento, juguetes, bolsas, alfombras, vasos, recubrimiento antiadherente, pegamentos y espumas.

EJEMPLOS DE MATERIALES SINTÉTICOS

Bronce Cartón Cerámica Papel Latón Vidrio

EJEMPLOS DE MATERIALES ARTIFICIALES

El papel puede triturarse y reciclarse.

Un nuevo tipo de plástico son los bioplásticos, hechos a base de productos vegetales.

Son combinaciones de dos o más elementos metálicos o metaloides que tienen

propiedades específicas que se derivan de las propiedades individuales de los

elementos que la conforman. Pueden ser ferrosas o no ferrosas.

¿QUÉ SON LAS ALEACIONES?

Es un material sintetizado por Stephanie Kwolek. Se trata de una fibra ligera, muy resistente a las altas temperaturas y más

fuerte que el acero. Actualmente se usa en los chalecos antibalas, cascos de Fórmula 1,

motores y trajes espaciales.

¿QUÉ ES EL KEVLAR?

QUIERO SABER SOBRE...

El papel es un material hecho a partir de la pulpa de la celulosa que se acostumbra a ver como una hoja fina de color blanco donde se plasma cualquier tipo de escritura, dibujo, mapa o diagrama.

AcrílicosFibra de

carbón Kevlar Nailon Plástico Poliéster

Materiales metálicos

Son materiales de tipo mineral que se destacan por ser dúctiles y maleables. También son muy buenos conductores térmicos y eléctricos.

MATERIALES SEGÚN SUS PROPIEDADES

Aplicaciones

Una aleación utilizada desde hace muchos años es el bronce. En un principio, el cobre se moldeaba simplemente con un martillo hasta que comenzó a utilizarse el fuego. Luego se mezcló con el estaño para producir la aleación de bronce. Con ese descubrimiento, el hombre pudo desarrollar mejores armas y herramientas.

Otros metales muy usados son el hierro y el oro. El hierro reemplazó rápidamente al bronce en la industria por su excelente maleabilidad y su gran resistencia que permite obtener diferentes tipos de materiales, mientras que el oro es utilizado para producir lingotes y monedas de gran valor económico y comercial.

Materiales cerámicos

Son los materiales fabricados a partir de arcilla. La arcilla se extrae de algunos suelos y se mezcla con otros minerales como el mármol para fabricar distintos tiposde cerámicos.

Químicamente se caracterizan por la organización de sus enlaces, lo que le proporciona una estructura cristalina y propiedades particulares.

EJEMPLOS DE METALES

Mercurio Plomo Plata Aleación acero

EJEMPLOS DE MATERIALES CERÁMICOS

Nitruro de silicio Usado en

herramientas de corte, turbinas de gas, piezas para motores

diésel y bombillas térmicas.

Carburo de silicio Usado en la

fabricación de hornos

microondas, transistores,

diodos y como material

refractario.

Carburo de boro Usado en

herramientas de corte, candados,

vehículos blindados y en

algunos helicópteros.

Óxido de uranio Usado como

combustible de reactores nucleares.

El plástico es uno de los materiales más utilizados en la industria. Su flexibilidad, baja conductividad eléctrica y fabricación

económica lo han posicionado como el recurso por excelencia y hasta se ha

convertido en un sustituto industrial del metal y el vidrio.

INDUSTRIA DEL PLÁSTICO

El aluminio es un metal muy usado en la industria gracias a su ductilidad, ligereza y bajo costo. Los empaques de alimentos y latas están hechos de este metal.

QUIERO SABER SOBRE...

El acero es uno de los materiales de mayor demanda a nivel mundial

debido a sus propiedades físicas y químicas. Su rango de aplicabilidad

va desde la fabricación de utensilios domésticos hasta la construcción.

Si3N4

Si3N4Si3N4SiC

SiCSiCB4C

B4CB4CUO2

UO2UO2

Las arcillas se moldean para crear vasijas, jarrones y diversos utensilios.

El color rojizo de la arcilla se debe al óxido de hierro presente en ella.

Aplicaciones

En la actualidad muchos objetos son fabricados con cerámicos, como tejas, tazas, baldosas, pisos, platos, vasos y ornamentos. En el caso del vidrio, se fabrican numerosos objetos, especialmente aquellos que necesitan una superficie transparente como ventanas, puertas o mesas.

Al resistir altas temperaturas estos materiales también son muy utilizados para la fabricación de las partees internas de hornos, artefactos eléctricos, parrillas, chimeneas y barreras protectoras de naves espaciales.

Aplicaciones

En la actualidad existe un gran número de materiales cuya composición química está basada en polímeros, por ejemplo: el almidón y la celulosa, presentes en los alimentos; el caucho natural, el nylon, la seda, utilizados como textiles; materiales sintéticos como plásticos, pinturas, adhesivos y materiales compuestos. Estas macromoléculas tienen gran repercusión en el área científica debido a su múltiple utilidad en la vida cotidiana.

Polímeros

Son grandes moléculas construidas a partir de la repetición de otras moléculas químicas más pequeñas que reciben el nombre de monómeros, y la reacción en la que los monómeros se unen entre sí para formar un polímero se conoce como polimerización.

EJEMPLOS DE POLÍMEROS

Polietileno Usado en las

bolsas de todo tipo y en elpapel film.

Acetato de polivinilo

Usado en la goma de mascar.

Poliestireno Usado en envases

desechables, como aislante térmico y en

chalecos salvavidas.

Siliconas Usadas en

utensilios de cocina,

revestimientos, juguetes y medicina.

QUIERO SABER SOBRE...

El origen de la cerámica se pierde en el tiempo y, si bien no puede especificarse el momento exacto de su surgimiento, se sabe que acompañó el desarrollo de los diferentes pueblos y presentó rasgos de cada uno de ellos.

El vidrio es un cristal sin forma definida. A diferencia de los cerámicos fabricados con

arcilla, el vidrio se produce a partir de sílice y arena de cuarzo. Es un material transparente y no presenta poros, por lo

tanto no deja pasar los líquidos.

EL VIDRIO: CERÁMICO AMORFO

Las proteínas son polímeros naturales.

Son unidades elementales que se encargan de procesar información a partir de un

factor externo; tienen la misma habilidad de enviar, transferir y recibir señales

que una neurona orgánica. Sinembargo, están formadas por

polímeros bioelectrónicos orgánicos.

¿QUÉ SON LASNEURONAS ARTIFICIALES?

El almidón está formado por dos polímeros: la amilosa y la amilopectina.

El policloruro de vinilo o PVC es un derivado de plástico muy resistente, dúctil y tenaz. Se usa principalmente en tuberías, cables y juguetes.

¿SABÍAS QUÉ?

La fibra de vidrio se emplea en las telas de alta resistencia, arcos, ballestas, palos de hockey y tablas de surf.

Materiales compuestos

Son el resultado de una combinación entre dos tipos distintos de materiales: un material en mayor proporción denominado fase continua o matriz, y otro material en menor proporción llamado fase discontinua o refuerzo.

Las posibles mezclas de materiales para formar un material compuesto son las siguientes:• Metal con metal.• Metal con cerámico.• Metal con polímero.• Polímero con cerámico.• Polímero con polímero.• Cerámico con cerámico.

Aplicaciones

Los materiales compuestos suelen ser rígidos, con resistencia a la corrosión y con óptimo comportamiento frente a la temperatura, presión y electricidad. Por lo tanto tienen variadas aplicaciones en el campo automotriz, aeronáutico y de construcción.

EJEMPLOS DEMATERIALES COMPUESTOS

Termoplástico

Hormigón

Fibra de vidrio