La Química en la Ingeniería Industrial

Teoría de bandas La teoría de bandas está basada en la mecánica cuántica y procede de la teoría de los orbitales moleculares. En esta teoría, se considera el enlace metálico como un caso extremo del enlace covalente, en el que los electrones de valencia son compartidos de forma conjunta y simultánea por todos los cationes. Desaparecen los orbitales atómicos y se forman orbitales moleculares con energías muy parecidas, tan próximas entre ellas que todos en conjunto ocupan lo que se franja de denomina una “banda de energía”. Aunque los electrones van llenando los orbitales moleculares en orden creciente de energía, estas son tan próximas que pueden ocupar cualquier posición dentro de la banda. La banda ocupada por los orbitales moleculares con los electrones de valencia se llama banda de valencia, mientras que la banda formada por los orbitales moleculares vacíos se llama banda de conducción. A veces, ambas bandas se solapan energéticamente hablando. Este modelo explic

Estructura de los materiales Una celda unitaria es la unidad estructural que se repite en un sólido, cada sólido cristalino se representa con cada uno de los siete tipos de celdas unitarias que existen y cualquiera que se repita en el espacio tridimensional forman una estructura divida en pequeños cuadros.  A un modelo simétrico, que es tridimensional de varios puntos que define un cristal se conoce como una red cristalina. La clasificación que se puede hacer de materiales, es en función de cómo es la disposición de los átomos o iones que lo forman. Si estos átomos o iones se colocan ordenadamente siguiendo un modelo que se  repite en las tres direcciones del espacio, se dice que el material es cristalino Si los átomos o iones se disponen de un modo totalmente aleatorio, sin seguir ningún tipo de secuencia de ordenamiento, estaríamos ante un material no cristalino o amorfo. Por conveniencia la mayoría de los materiales de la ingeniería están divididos en: Materiales

Estado solido (cristalino) Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia tienen una forma que no cambia, salvo por la acción de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas siguen siendo suficientemente grandes para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene. Un sólido cristalino se construye a partir de la repetición en el espacio de una estructura elemental paralelepipédica denominada celda unitaria. Las celdas unitarias, son paralelogramos (2D) o paralelepípedos (3D) que constituyen la menor subdivisión de una red cristalina que conserva las características generales de toda la retícula, de modo que por simple traslación de la misma, puede reconstruirse la red al completo en cualquier punto. Las celdas

Concepto y caracterización de sistemas cristalinos A sistema cristalino es una categoría de grupos del espacio, que caracterizan simetría de estructuras en tres dimensiones con simetría de translación en tres direcciones, teniendo una clase discreta de grupos del punto. Un uso importante está adentro cristalografía, para categorizar cristales, pero por sí mismo el asunto es uno de 3D Geometría euclidiana. Hay 7 sistemas cristalinos: Triclínico, todos los casos que no satisfacen los requisitos de cualquier otro sistema. No hay simetría necesaria con excepción de simetría de translación, aunque la inversión es posible. Monoclinic, requiere cualquiera 1 doble eje de la rotación o 1 plano del espejo. Orthorhombic, requiere 3 hachas dobles de rotación o 1 eje doble de la rotación y de dos planos del espejo. Tetragonal, requiere 1 eje de la rotación cuádruple. Rhombohedral, también llamado trigonal, requiere 1 eje de la rotación triple. Hexagonal, requiere 1 ej

Estado Vítreo Materiales amorfos, tanto orgánicos como inorgánicos. Muchas de las substancias que utilizamos en nuestra vida diaria son estructuralmente materiales vítreos; tal es el caso de polímeros, semiconductores y azúcares, como por ejemplo el hule. El estado vítreo o materiales amorfos pueden obtenerse por distintas técnicas, todas ellas relacionadas con un cambio rápido del material de un estado de equilibrio a uno de no equilibrio. Los métodos más normales para producir materiales amorfos incluyen el enfriamiento rápido a temperaturas inferiores a la temperatura de fusión. Las diferencias entre los estados cristalino y vítreo reside que no se considera al vítreo como un estado particular de agregación; se considera como un liquido sub-enfriado, con gran fricción interna, y para conciliar las teorías establecidas hay que tener en cuenta que la mayor analogía entre los líquidos y sólido; es el estado amorfo, la falta de regularidad en su estructura se manifiesta en

Estructura Omorfa Materiales en los que sus átomos siempre están en desorden o desalineados aún en su estado sólido. No presentan una disposición interna ordenada por lo tanto no tienen ningún patrón determinado. Amorfo quiere decir que no tienen forma. Las estructuras amorfas, las subestructuras siguen líneas quebradas al azar y el orden sólo se discierne a corta distancia. En la difracción también se refleja esta diferencia; la imagen que produce un haz de partículas -fotones, electrones, neutrones que incide en un cristal amorfo conlleva un punto de impacto central, que corresponde a las partículas no desviadas, rodeado de anillos que corresponden a las distancias medias que son las más frecuentes entre los átomos. Pero, cuando el haz incide en un cristal, la perfecta periodicidad de las estructuras atómicas implica difracciones regulares de las partículas, que tienen lugar en direcciones privilegiadas y características de la estructura del cristal. La imagen se asemeja a u

Características de un material vítreo Estado de la materia caracterizado por poseer una disposición atómica que no muestra una estructura ordenada de largo alcance, como es característico del estado cristalino. El aspecto atómico es el de un líquido, con los átomos distribuidos en posiciones aleatorias y cuyo único rasgo de cierta regularidad es una separación entre átomos vecinos aproximadamente constante. Sin embargo, el tiempo de permanencia de estos átomos en sus posiciones de equilibrio es relativamente. Podemos definir a un vidrio como un líquido que ha perdido su habilidad para fluir, o bien, como un material sólido amorfo con características estructurales de líquido y que presenta una transición vítrea. La manera más fácil de formar un vidrio es enfriando un líquido lo suficientemente rápido para evitar que la cristalización ocurra. Para entender el proceso de transformación de líquido a vidrio se pueden monitorear los cambios de entalpía o volumen en función de la

Metalurgia. Principales metales y aleaciones utilizados en la industria. Los metales son los elementos químicos de mayor utilización, con fines estructurales en edificios y medios de transporte para la sociedad, como conductores de calor y electricidad, etc. Los metales se caracterizan por tener un brillo especial, llamado metálico, y por ser buenos conductores de la electricidad y del calor. Esta gran conductibilidad, comparada con la de los no metales, se debe probablemente a la existencia de electrones libres en su interior. Además los metales tienen una molécula monoatómica y originan los hidróxidos al disolverse los óxidos metálicos en agua. Algunos metales se presentan en estado libre como el oro, pero otros aparecen en estados de óxidos, sulfuros, carbonatos, fluoruros, cloruros. Los metales, con la excepción del mercurio, que es líquido, son sólidos a la temperatura ordinaria y tienen todo brillo metálico y un color casi siempre blanco grisáceo, salvo en los