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Materiales Cerámicos: Propiedades, Estructura y Tipos, Apuntes de Química

Una introducción a los materiales cerámicos, sus propiedades características, su estructura cristalina y tipos. Se incluyen ejemplos de estructuras perovskita, corindón, espinela y grafito, así como propiedades mecánicas, magnéticas, eléctricas y térmicas. Además, se realiza una clasificación y se mencionan algunas de sus aplicaciones.

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 25/05/2020

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MATERIALES CERÁMICOS
INTRODUCCIÓN
Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos o
soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos
unidos entre sí principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con
gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos
eléctricos...
Esta gran versatilidad de aplicaciones se deben a que poseen propiedades
muy características que no pueden ser obtenidas con ningún otro material.
TIPO DE SUSTANCIA
Son compuestos inorgánicos constituidos por elementos metálicos y
no metálicos.
Su enlace puede ser iónico o covalente.
Presenta estructura cristalina.
ESTRUCTURA CRISTALINA
Un gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas
como la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin
embargo la mayoría de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más
complicadas y variadas. Entre estas estructuras podríamos destacar las más
importantes como son:
Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los
iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada
en las caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y
los iones oxido en el centro de las caras, el ión titanio se situará en
el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxigeno.
Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura
hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están
asociados 12 iones de metal y 18 de oxigeno.
Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman
un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos
ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del
tipo de espinela en particular.
Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.
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MATERIALES CERÁMICOS

INTRODUCCIÓN

Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos o soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos unidos entre sí principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos... Esta gran versatilidad de aplicaciones se deben a que poseen propiedades muy características que no pueden ser obtenidas con ningún otro material.

TIPO DE SUSTANCIA

Son compuestos inorgánicos constituidos por elementos metálicos y no metálicos. Su enlace puede ser iónico o covalente. Presenta estructura cristalina.

ESTRUCTURA CRISTALINA

Un gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas como la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF 2 ). Sin embargo la mayoría de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:  Estructura perovskita (CaTiO 3 ). Ejemplo: BaTiO 3 , en la cual los iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxigeno.Estructura del corindón ( Al 2 O 3 ). Es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de oxigeno.Estructura de espinela (MgAl 2 O 4 ). Donde los iones oxigeno forman un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.

PROPIEDADES

 PROPIEDADES MECÁNICAS

Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente ( al aplicarles una fuerza los iones de igual carga quedan enfrentados provocando la rotura del enlace) ,este echo supone una gran limitación en su número de aplicaciones. Esta fragilidad se intensifica por la presencia de imperfecciones. Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes de grano.  PROPIEDADES MAGNÉTICAS No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas de gran importancia como ferritas y granates. Éstas son las llamadas cerámicas ferrimagnéticas. En estas cerámicas los diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos, esto conduce a que al aplicar un campo magnético se produzca como resultado una imantación neta.  PROPIEDADES ELÉCTRICAS Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que tienen una alta resistencia dieléctrica y baja constate dieléctrica. Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad de polarizarse.  PROPIEDADES TÉRMICAS La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este echo son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

CLASIFICACIÓN