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Una de las bases de la clasificación de los materiales se encuentra en la naturaleza del enlace atómico. Pueden distinguirse dos niveles diferentes, el enlace primario, que supone transferencia o compartición de electrones y produce una unión entre átomos adyacentes relativamente fuerte, el enlace iónico, el covalente y el metálico pertenecen a esta categoría. El enlace secundario implica una atracción relativamente débil entre átomos, en la que no existe transferencia ni compartición de electrones. Por ejemplo, en los enlaces de Van der Waals.
Cada uno de los tipos generales de materiales (metales, cerámicos, vidrios, polímeros y semiconductores) está asociado con determinados tipos de enlaces atómicos. Los materiales compuestos son combinación de los tipos fundamentales.
En esta unidad, se estudiará la estructura a escala atómica, que es cristalina para la mayoría de los materiales, es decir, los átomos del material están dispuestos de una manera regular y repetitiva.
Los fundamentos de la geometría cristalina son comunes a todos los materiales cristalinos.
La estructura subatómica implica a los electrones dentro de los átomos individuales y a las interacciones con su núcleo. A nivel atómico, la estructura se refiere a la organización de átomos o moléculas entre sí. El próximo gran dominio estructural, que contiene grandes grupos de átomos enlazados entre sí, se denomina microscópico y significa que se puede observar utilizando algún tipo de microscopio. Finalmente, los elementos estructurales susceptibles de apreciarse a simple vista se denominan "macroscópicos.
Muchos de los conceptos que se verán en las primeras secciones, ya se han encontrado en cursos previos, como el de química. En el campo de los materiales, es de gran importancia conocer el papel del enlace atómico a la hora de establecer una clasificación de los materiales. El enlace metálico, iónico y covalente corresponden a la categoría de los metales, cerámicos y polímeros.
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Competencia específica
Diferenciar los tipos de materiales para relacionarlos con sus propiedades macroscópicas, identificando su estructura química.
Logros
- Identificar las características de las estructuras cristalinas y no cristalinas.
- Reconocer las estructuras de los materiales a diferentes escalas.
- Relacionar la estructura con las propiedades del material.
Contenido
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Cierre
La relación entre los fundamentos de la estructura de los materiales y sus propiedades, son necesarios para seleccionar los materiales adecuados para una aplicación particular. Los temas vistos en esta unidad, son la base para comprender los principios de la ciencia de los materiales.
En esta unidad pudiste visualizar cómo las propiedades de los materiales son resultado directo de la estructura a escala atómica, nanoscópica y microscópica.
En el transcurso de la unidad, se diferenciaron claramente los materiales volumétricos y a escala nanométrica, sin embargo, se debe advertir que en realidad se ha trabajado con todas las escalas mencionadas. A nivel atómico, con los enlaces de los átomos, a nivel nanoscópico en las nanoestructuras y a nivel microscópico con los aglomerados, granos, partículas entre otros, es decir, estructuras de tamaños mayores a las nanométricas.
Queda concluida la Unidad 2, con lo que ahora se tienen los fundamentos de la estructura de los materiales para abordar la tercera y última unidad, donde se tratarán las diferentes técnicas de análisis para estudiar y determinar la estructura y propiedades de los materiales.
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Fuentes de consulta
- Palacios-Romero, L. M., Pfeiffer Perea, H. (2010). Defectos puntuales: su formación, tipos de defectos y algunas propiedades en los materiales. Materiales Avanzandos No15.
- Fainstein, A., Hallberg, K. (2005). La física de alambres moleculares, átomos artificiales y cavidades nanoscópicas. Ciencia Hoy.
- Galano, A. (2010). Nanotubos de carbono como trampas de radicales libres. Materiales Avanzandos No14.
- Monroy Peláez, B. M. (2010). Nanocristales de silicio: para mejorar la eficiencia de las celdas solares. Materiales Avanzados No14.
- Terrones, M., Terrones, H. (2004). Nanotubos de carbono. Investigación y Ciencia.