Ciencia De Los Materiales

1. Mencione tres características de los materiales cerámicos

• Gran resistencia a altas temperaturas, con gran poder de aislamiento térmico y, también, eléctrico.

• Gran resistencia a la corrosión y a los efectos de la erosión que causan los agentes atmosféricos.

• Pueden fabricarse en formas con dimensiones determinadas

2. Cuáles son los 5 tipos de materiales sólidos más importantes en la ingeniería. Describa brevemente las propiedades de cada uno de ellos.

Aleaciones ferrosas, aleaciones no ferrosas, materiales cerámicos, polímeros, materiales compuestos.

3. Mencione tres características de los polímeros

Son materiales ligeros, resistentes a la corrosión, baja resistencia.

4. Defina electronegatividad

La electronegatividad es una medida de la capacidad de un átomo para atraer a los electrones, cuando forma un enlace químico en una molécula. Es más fuerte en la tabla periódica de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha.

5. Defina temperatura.

La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a - 273 ºC.

6. Describa el enlace covalente e indique cuando se da este tipo de enlace entre dos átomos.

Es el enlace que une a los elementos no metálicos. Estos átomos tienen muchos electrones en su nivel más externo y tienen tendencia a ganar electrones más que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrónica de gas noble.

7. Describa el enlace iónico, e indique cuando se da este tipo de enlace entre dos átomos.

Se da entre elementos metálicos y no metálicos. En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal, transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces iónicos.

8. El Latón es una aleación de cobre y zinc. Industrialmente el contenido de zinc es siempre menor que el 50%. Teniendo en cuenta la estructura cristalina del Cu y la del Zn, ¿Cuál es la estructura cristalina del latón?

Es BCC (body-centered cubic) un átomo de Cu se coloca en la esquina, mientras que el de Zn ocupa el del centro del cuerpo. Es decir, la celda unidad contiene 1 átomo de cobre, y 1 de zinc.

9. Indique el tipo de enlace que predomina en el latón.

Metálico

10. El duraluminio es una aleación de Al con una pequeña cantidad de Cu (menor que 5% de Cu). Teniendo en cuenta la estructura cristalina del Cu y la del Aluminio, ¿cuál es la estructura cristalina del duraluminio?

11. Indique el tipo de enlace que existe en el duraluminio.

Metálico

12. Explique por qué los metales son buenos conductores térmicos

Cuando se incrementa la temperatura de un metal, la energía térmica hace que vibren los átomos. En cualquier instante un átomo puede no estar en su posición de equilibrio y por ello al interactuar y dispersara electrones. Se reducirá la trayectoria libre media y la movilidad de los electrones, y aumentara la resistividad.

13. Explique por qué los metales son buenos conductores eléctricos

Esos átomos en la estructura son una nube de electrones, la cual conduce la electricidad con suma facilidad. Cuando se aplica un campo eléctrico al material, los electrones de la misma comienzan a fluir desde un extremo del metal a otro libremente.

14. El níquel y el cromo son dos elementos usados para dar un acabado brillante a los metales. Un cm3 de níquel pesa 8.9 gramos, mientras que un cm3 de cromo pesa 7.19 gramos. Conociendo las estructuras cristalinas del nique y del cromo, explique la diferencia de la densidad para ambos elementos.

El níquel tiene una estructura cubica centrada en las caras y el factor máximo de empaquetamiento de esta estructura es de .74 y la del cromo es centrada en el cuerpo y su factor máximo de empaquetamiento es de .68; esto quiere decir que los átomos de níquel tienden a apilarse mejor, dejando menos espacios entre ellos.

15. El hierro y el aluminio son dos de los metales más usados en la industria. Un cm3 de aluminio pesa 2.7 gramos, mientras que un cm3 de hierro pesa 7.86 gramos. Conociendo las estructuras cristalinas del hierro y del aluminio, explique la diferencia de la densidad para ambos elementos.

El Aluminio tiene una estructura cúbica centrada en las caras y el hierro cúbica centrada en el cuerpo, pero el parámetro de red del hierro es menor que el de el alumino 4.065ª contra 2.65A

16. Describa la estructura cubica centrada en el cuerpo. ¿Cuántos átomos por celda unitaria tiene esta estructura?

Es un cubo con átomos en cada esquina y uno en el centro, son 2 atomos por celda unitaria

17. Describa la estructura cubica centrada en las caras. ¿Cuántos átomos por celda unitaria tiene esta estructura?

En la estructura cúbica centrada en las caras, los átomos están situados en los vértices de la celdilla unidad y en el centro de sus caras. Tiene 4 atomos por celda unitaria.

18. Describa también otra estructura cristalina diferente a las cubicas. Indique cuantos sitios de red tiene por celda unitaria, como son las distancias entre sitios de red y como son los ángulos.

La hexagonal compacta (cobalto y cadmio) dos exagonos encimados y 4 atomos en el centro. El numero de atomos por celda unitaria es de seis.

19. La alúmina (Al2O3) es uno de los principales constituyentes de los materiales cerámicos. Indique el tipo de enlace que une el Al con el O. ¿Este enlace es el mismo que une una molécula de alúmina con otra? Explique su respuesta.

Es un enlace iónico, ya que es entre un metal y un no metal y si fuera de un aluminio con otro seria un enlace metálico

20. La sílice (SO2) es otro de los principales constituyentes de los materiales cerámicos. Indique

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