DEFINICIÓN y CLASIFICACION DE MATERIALES
DEFINICIONES
SOBRE MATERIALES Y CLASIFICACIÓN
La palabra material
hace referencia a aquello
perteneciente o relativo a la materia, que es opuesto a lo
espiritual. De todas maneras, el concepto tiene diferentes usos según el
contexto. Para la ciencia, un material
es cualquier conglomerado de materia o masa.
En ingeniería,
un material es una sustancia (compuesto químico) con alguna propiedad útil, ya
sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética.
La ciencia de materiales es un campo multidisciplinario
que estudia conocimientos fundamentales sobre las propiedades físicas
macroscópicas de los materiales y los aplica en varias áreas de la ciencia y la ingeniería,
consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en obras, máquinas y herramientas
diversas, o convertidos en productos necesarios o requeridos por la sociedad.
EL
CONOCIMIENTO DE LOS MATERIALES
Históricamente, el desarrollo y la evolución de las
sociedades han estado íntimamente vinculados a la capacidad de sus miembros
para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus
necesidades. Los prehistoriadores han encontrado útil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados: Edad
de Piedra, Edad de Bronce, Edad
del Hierro.
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponibilidad
bastante más reducido de diferentes materiales que las civilizaciones más
tecnificadas. Inicialmente sólo se disponía de materiales naturales o
seminaturales como piedras, madera, arcilla, cuero, etc.
Los metales no-preciosos raramente se encuentran en la
naturaleza, sino que están en formas de minerales y se requiere un proceso de
separación del metal puro a partir del mineral correspondiente. Con el
transcurso del tiempo, en diversas áreas del planeta se llegó a técnicas para
producir materiales con nuevas propiedades superiores a las de los naturales (principalmente
aleaciones).
MATERIAS PRIMAS Y CLASIFICACIÓN MATERIALES
La
expresión materias primas presenta dos enfoques distintos, por un lado se puede
considerar que abarca las sustancias no elaboradas obtenidas del subsuelo o
producidas por la agricultura que son la base de los materiales que se utilizan
en la producción de bienes o la provisión de servicios, pero por otro laso se
puede considerar que abarca los materiales de base requeridos para la
fabricación de un producto. Las materias primas son uno de los grandes pilares
del desarrollo técnico-tecnológico.
Mediante
tratamientos físicos o químicos (refinación, aleación, síntesis química, etc.)
las materias primas obtenidas directamente de la naturaleza se transforman en
materiales aptos para su uso en aplicaciones técnico-tecnológicas.
Existe
una variedad muy grande de materiales, a fin de sistematizar su análisis es
interesante clasificarlos. Evidentemente existen diversas formas de hacerlo,
según se tenga en cuenta sus orígenes, sus propiedades, su naturaleza, su
estructura, etc. A continuación plantearemos algunas formas de clasificación:
1.- Clasificación de los materiales en
función de su origen
En
función de su origen, los materiales se pueden clasificar en: de origen
mineral, de origen vegetal y de origen animal. Las materias primas de origen
mineral pueden considerarse como no renovables, mientras que las de origen
vegetal y animal pueden considerarse renovables.
MATERIALES DE ORIGEN MINERAL
Usamos
el término mineral en forma genérica para referirnos a los constituyentes no
vivos de la corteza terrestre, entre los cuales se incluyen elementos
compuestos y mezclas que tienen rasgos definidos de composición química y
propiedades. Generalmente son inorgánicos, pero a veces incluyen combustibles
fósiles, por ejemplo carbón, petróleo, que son de origen vegetal o animal; los
minerales son las materias primas de una amplia variedad de elementos
(principalmente metales) y compuestos químicos. Los MATERIALES de ORIGEN
MINERAL se suelen dividir en metálicos y no metálicos (metales y no metales).
MATERIALES METÁLICOS
Son
materiales metálicos los metales y sus aleaciones. Los metales son elementos
químicos que presentan, en mayor o menor grado, características como: buena
conductividad eléctrica y térmica, brillo, opacidad, dureza, fusibilidad,
plasticidad, etc. Los materiales metálicos se pueden subdividir en dos grandes
grupos: los ferrosos y los no ferrosos.
El primer grupo comprende el hierro y los materiales de él derivados: el acero
y la fundición. El segundo grupo comprende todos los otros metales y sus
aleaciones. A su vez, en función del peso, los metales se pueden subdividir en
dos grupos: metales ligeros y metales pesados. Los metales ligeros son aquellos
cuyo peso específico es inferior a 5kg/dm³ (aluminio, magnesio, titanio,
berilio, litio, bario, sodio, potasio, calcio, estroncio, rubidio, cesio,
radio, etc.). Los metales pesados son aquellos cuyo peso específico supera los
5 km/dm³ (plomo, hierro, cobre, estaño, cromo, manganeso, cobalto, zinc,
molibdeno, mercurio, plata, oro, platino, etc.)
MATERIALES NO METÁLICOS
El
término no metal incluye dos grupos de elementos: un grupo consta de elementos
que tienen poca o ninguna similitud con los metales, generalmente no poseen sus
características, y el otro grupo consta de elementos que no son más parecidos a
metales, especialmente en cuanto a sus propiedades eléctricas; los elementos de
este grupo son semiconductores. Algunas veces se los cita como metaloides. El
primer grupo consta de gases (gases nobles, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno,
cloro, flúor), un líquido (bromo) y varios sólidos (carbono, fósforo, azufre,
iodo). Los elementos de este grupo son malos conductores del calor y de la
electricidad (excepto el carbón puro cuando se encuentra bajo la forma de
grafito); no tiene brillo metálico, ni la dureza de los metales (excepto el
carbón puro cuando tiene la forma de diamante). El segundo grupo incluye boro,
silicio, arsénico, germanio, selenio, teluri, antimonio, polonio, etc., todos
los cuales son sólidos que poseen, en cierto grado, propiedades
semiconductoras, al respecto merece destacarse el germanio y el silicio.
Recordemos
que el silicio es uno de los elementos más abundante de la corteza terrestre,
aunque casi nunca se lo encuentra en forma elemental, sino que en numerosos
minerales, como el cuarzo por ejemplo, y es el componente principal de la
arena. Se lo emplea desde la antigüedad en la fabricación del vidrio y de la
cerámica, y hoy se usa también en la fabricación de transistores, circuitos
integrados, células solares, cristales de cuarzo para relojes, fibra óptica y
en la industria de los polímeros (plásticos) de silicona. El término no metal
también se suele usar en un sentido amplio para referirse, en general, a los
materiales sólidos que no son metales (plásticos, textiles, etc.).
MATERIALES DE ORIGEN VEGETAL
Estos
materiales que, como su nombre lo indica, son de origen vegetal, están
presentes en una gran cantidad de productos de la vida cotidiana. Su variedad y
heterogeneidad es muy grande, y las propiedades y características varían mucho
de unos a otros. Entre los mismos podemos mencionar: la madera, la celulosa, el
algodón, el cáñamo, la goma, etc.
MATERIALES DE ORIGEN ANIMAL
Estos
materiales están presentes en una gran cantidad de productos de la vida
cotidiana. Su variedad y heterogeneidad es muy grande, y las propiedades y
características varían mucho de unos a otros. Entre los mismos podemos
mencionar: el cuero, la lana, la seda, etc.
2.- Clasificación de los materiales en
función de su naturaleza
En
función de su naturaleza los materiales se pueden clasificar en: naturales y
artificiales.
MATERIALES
NATURALES
Los
materiales naturales son los que (en estado bruto, o sujetos a un proceso de
purificación) existen en la naturaleza (por ejemplo: hierro, madera, cobre,
petróleo, agua, mármol, arena, etc.).
MATERIALES
ARTIFICIALES
Los
materiales artificiales son los producidos por el hombre, partiendo de
materiales naturales (por ejemplo: el papel, el bronce, el latón, el vidrio, la
cerámica, etc.). Entre los artificiales podemos señalar a los sintéticos.
3.- Clasificación de los materiales en
función de su estructura
Desde
una óptica ingenieril, los materiales técnicos se pueden clasificar, según su
estructura (atómica y/o microscópica), en cuatro grandes grupos: metales, cerámicas (y vidrio), polímeros y semiconductores, a éstos
se les pueden agregar los compuestos. Los materiales compuestos son mezclas no
homogéneas de los tres primeros.
Los
tres primeros y los compuestos pueden considerarse materiales estructurales,
mientras que los semiconductores, que se caracterizan por su conductividad
eléctrica particular, e intermedia entre la de los conductores y la de los no
conductores, pertenecen a un campo particular, el de la electrónica. Esta
clasificación se fundamente en el hecho de que las propiedades, es decir las
características observables de los materiales técnicos, dependen de su
estructura a escala atómica y/o microscópica.
Materiales de Construcción
Una
categoría especial son los Materiales de construcción, entendiendo por
materiales de construcción los utilizados en la construcción de edificios. La
importancia del tema queda en evidencia cuando pensamos que la construcción ha
sido a lo largo de la historia una de las actividades prioritarias del hombre.
Los materiales de construcción pueden clasificarse en: naturales y
artificiales. Entre los materiales naturales podemos mencionar: mármoles,
granitos, arena, grava, maderas, etc. Entre los materiales artificiales podemos
mencionar; piedras artificiales, productos cerámicos, ladrillos, tejas,
vidrios, plásticos, etc. En la construcción los plásticos tienen un gran campo
de aplicaciones, cañerías de agua y de luz, desagües, barnices, revestimientos
protectores, paneles, etc.
Fuente:
http://www.oni.escuelas.edu.ar
Aleaciones:
Una
aleación es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más
metales con algunos elementos no metálicos.
Se
puede observar que las aleaciones están constituidas por elementos metálicos en
estado elemental (estado de oxidación nulo), por ejemplo Fe, Al, Cu, Pb. Pueden
contener algunos elementos no metálicos por ejemplo P, C, Si, S, As. Para su
fabricación en general se mezclan los elementos llevándolos a temperaturas
tales que sus componentes fundan.
Las aleaciones generalmente se
clasifican teniendo en cuenta cuál o cuales elementos se encuentran presentes
en mayor proporción, denominándose a estos elementos componentes base de la
aleación. Los elementos que se encuentran en menor proporción serán componentes
secundarios o componentes traza. Las aleaciones se pueden clasificar en dos
grandes grupos: aleaciones ferrosas y aleaciones no ferrosas.
Así pues: 1) ALEACIONES
FERROSAS
Base de la aleación: Fe
Componentes secundarios: metales (por
ejemplo: Mn, Ni, V, Cr, Co)
no metales (por ejemplo: C, P, Si, S)
2) ALEACIONES NO FERROSAS
Base de la aleación: Cu
Se emplean ampliamente en la industria debido
a que presentan alta conductividad térmica y eléctrica.
Video de canal ENCUENTRO sobre MATERIALES
1-Definiciones de material para la ciencia y la ingeniería.
2-¿Qué sucede con los metales no preciosos?
3-¿Qué es una aleación?
4-¿Qué es la ciencia de los materiales?
5-¿Qué es una materia prima? Dar ejemplos.
6-¿En qué tres grandes grupos pueden clasificarse los materiales?
7-Realice un mapa conceptual que ordene los conceptos recorridos de
clasificación de materiales.
Esta pagina no sirve
ResponderEliminarNacho belza q flasheas
ResponderEliminarEste comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderEliminarPrimero que nada mi apellido es con c, y segundo yo no fui el que realizo ese comentario
EliminarChicos, porfavor no usen esta pagina para bromas, ya que es para hacer tarea, si tienen algun problema arreglenlo por privado, desde ya, muchas gracias
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