C.Básicas: Química: Los Materiales

Ciencias Básicas Plan Común

LOS MATERIALES
Unidad Nº 15 de Química - Ciencias Básicas Plan Común

TEMAS
1. Cerámica
2. Cemento
3. Vidrio
4. Plásticos

La cerámica es un material compuesto por arcilla endurecida mediante cocimiento en hornos.

En general, tanto la naturaleza como el tipo de la cerámica están determinados por la composición de la arcilla, el método de su preparación, la temperatura a la cual se ha cocido y los barnices que se han utilizado.

Este material, muy utilizado por los artesanos, se distingue de la porcelana porque es mucho más porosa y opaca.

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2. Cemento

El cemento se define como una sustancia de polvo fino, capaz de formar una pasta blanda al mezclarse con agua y que se endurece espontáneamente en contacto con el aire.
Tiene diversas aplicaciones como, por ejemplo, la obtención de hormigón.
Se puede clasificar según el nombre del componente principal como, por ejemplo, el “cemento calcáreo” que contiene óxido de silicio, o según la principal característica que posea como, por ejemplo, el “cemento hidráulico” o rápido, o los “cementos refractantes”.
Para la fabricación del cemento, se trituran las materias primas mezcladas y se calientan hasta que se funden, formando el “clínquer”.
Luego, el “clínquer” se tritura hasta lograr un polvo fino.
En los hornos modernos, se pueden obtener desde 27 hasta 30 kg de cemento por cada 45 kg de materia prima.

Para retardar el proceso de endurecimiento, se suele añadir yeso.
En estructuras construidas bajo el mar, se emplean normalmente cementos con un contenido de hasta un 5% de óxido de hierro. Cuando se precisa resistencia a la acción de aguas ricas en sulfatos, se utilizan cementos con una composición de hasta un 40% de óxido de aluminio.

Cemento Portland

El cemento Portland es una mezcla de varios silicatos, entre ellos, silicato tricálcico (3CaO·SiO₂), aluminato tricálcico (3CaO·Al₂O₃) y silicato dicálcico (2CaO·SiO₂), los cuales se mezclan en diversas proporciones, junto con pequeñas cantidades de compuestos de hierro y magnesio.
En la actualidad, debido a sus características, este material es ampliamente utilizado en la mayoría de las estructuras de hormigón.

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3. Vidrio

El vidrio se define como una sustancia amorfa, donde las unidades moleculares tienen suficiente cohesión para presentar rigidez, aunque éstas se encuentran en un estado vítreo.
El vidrio se fabrica fundiendo sílice (SiO₂) a altas temperaturas, junto con ciertos minerales que contienen boratos y/o fosfatos. En la naturaleza, se encuentra formando parte de la obsidiana, que es un material volcánico.
Su principal característica es que puede enfriarse hasta su solidificación, sin que se produzca la cristalización de sus componentes; y luego, mediante calentamiento, puede volver a su forma líquida.
En la mayoría de los vidrios, la sílice se combina con otras materias primas como carbonato de sodio o potasio, carbonato de calcio y magnesio, plomo o bórax, en distintas proporciones, para mejorar sus propiedades físicas. Así, tenemos vidrio sodocálcico, vidrio al plomo, etc.

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4. Plásticos

Los plásticos son polímeros orgánicos que tienen la capacidad de deformarse hasta conseguir una forma deseada mediante ciertos procesos, como la extrusión, el moldeo o el hilado.
Las moléculas de estos polímeros pueden ser de origen natural, como la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural. O bien, de origen sintético, como el polietileno y el nylon.
Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoestables (no se ablandan con el calor).

Celuloide

El celuloide es el nombre comercial con el que se conoce un tipo especial de plástico sintético producido al mezclar nitrato de celulosa, o piroxilina, con pigmentos y agentes de relleno en una disolución de alcanfor y alcohol.
El celuloide es transparente e incoloro, y la pasta obtenida puede colorearse, enrollarse y moldearse en formas determinadas.
Las ventajas que presenta este material son su alto brillo, bajo costo y alta durabilidad, ya que no se tuerce, no se decolora y no le afecta la humedad.

Metacrilato

Nombre común del polimetacrilato de metilo, polímero sintético obtenido por adición de radicales libres del monómero llamado metacrilato de metilo,
CH₂ = C – CH₂ – COO – CH₃
El resultado de esta polimerización es un plástico transparente, incoloro, aunque fácil de colorear, y que adopta la forma del recipiente que lo contiene.
Posee excelentes propiedades ópticas, es resistente a la intemperie, a los golpes, a las disoluciones diluidas de ácidos y bases, y a la abrasión.

Teflón

El teflón es una resina resistente al calor y a los agentes químicos, la que se obtiene por polimerización, a alta presión, del tetrafluoretileno (CF₂ – CF₂) con un iniciador de radicales libres.
El teflón es incombustible, no inflamable, antiadherente y no absorbe olores ni sabores. Además, es aislante eléctrico y presenta resistencia total al envejecimiento y a los rayos ultravioletas.

Caucho

El caucho es una sustancia de origen natural o sintético, cuya principal característica es su gran elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica.
Este material también se conoce con el nombre de hule.
El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas.
El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados.
En general, se sabe que el compuesto de caucho más simple es el isopreno o 2-metilbutadieno.
Actualmente, para la fabricación de artículos de caucho natural, éste se trata junto a otras sustancias y se procesa mecánicamente. De este modo, la mezcla obtenida se coloca en moldes para su posterior vulcanizado.

Caucho vulcanizado

El caucho vulcanizado tiene más elasticidad y mayor resistencia a los cambios de temperatura.
Es impermeable a los gases y presenta una altísima resistencia a la abrasión, a los agentes químicos, al calor y a la electricidad.
El principal agente vulcanizante sigue siendo el azufre, aunque también se emplean ciertos no metales como el selenio y el teluro, con una elevada proporción de azufre.