Propiedades de los Materiales: Un Estudio Completo para Tecnología, Transcripciones de Química

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Tema 3

Propiedades de los

materiales

• 1. ¿Qué son las propiedades de un material? Tabla de contenido
• 2. Obtención de los materiales
  • 2.1 Materias primas.......................................................................................................................................
  • 2.2 Materiales
  • 2.3 Producto tecnológico
• 3. Tipos de materiales tecnológicos
  • 3.1 La madera
  • 3.2 Los plásticos.............................................................................................................................................
  • 3.3 Los metales
  • 3.4 Los materiales pétreos
  • 3.5 Los materiales cerámicos
  • 3.6 Los materiales textiles
• 4. Propiedades de los materiales
  • 4.1 Propiedades físicas
    • 4.1.1 Propiedades ópticas
    • 4.1.2 Propiedades térmicas
    • 4.1.3 Propiedades eléctricas
    • 4.1.4 Propiedades mecánicas...................................................................................................................
    • 4.1.5 Propiedades acústicas
    • 4.1.6 Propiedades sensoriales
    • 4.1.7 Propiedades magnéticas
    • 4.1.8 Otras propiedades
  • 4.2 Propiedades químicas
  • 4.3 Propiedades ecológicas
    • 4.3.1 Toxicidad
    • 4.3.2 Reciclabilidad .................................................................................................................................
    • 4.3.3 Biodegrabilidad
    • 4.3.4 Renovables
• 5. La elección de los materiales.....................................................................................................

Una vez extraídas, las materias primas se transforman en los distintos tipos de materiales que se utilizan para fabricar productos.

2.2 Materiales Se denomina material a la materia preparada y disponible para elaborar directamente cualquier producto. El papel, las planchas de madera, el plástico, el metal, el vidrio, un ovillo de algodón, el nailón… son algunos ejemplos de materiales obtenidos a partir de diversas materias primas.

Tu libro y tu cuaderno, el lápiz y el bolígrafo con lo que escribes, la mesa y la silla que ahora estás utilizando, tu reloj, el jersey y las deportivas que usas son ejemplos de productos tecnológicos.

2.3 Producto tecnológico Es cualquier objeto, utensilio, etc, creado por el ser humano para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida. Para elaborar un producto tecnológico se sigue este proceso:  De la naturaleza se extraen las materias primas.  Las materias primas se transforman en materiales.  Con estos materiales se elaboran los productos. Así, de los bosques se extraen los troncos de los árboles, que se transforman en tablones de madera con lo que luego se construyen los muebles.

3. TIPOS DE MATERIALES TECNOLÓGICOS Entre los materiales más utilizados para elaborar productos, destacan:

3.1 La madera Se obtiene de la parte leñosa de los árboles. Aproximadamente, el 50% de la madera que se extrae de los árboles se utiliza como combustible (sustancia que arde con facilidad); el resto se destina a la industria papelera y a la fabricación de muebles, elementos de construcción (vigas, escaleras, etc.), decorativos (marcos de cuadros, esculturas, etc..) El contrachapado y el aglomerado son derivados de la madera muy utilizados en la industria.

3.2 Los plásticos Se clasifican según su procedencia u origen en: a) Plásticos naturales: Q ue se obtienen de las materias primas vegetales como la celulosa (celofán y el celuloide) y el látex (goma y el caucho). Y de las materias primas animales como la caseína, que es una de las principales proteínas de la leche de vaca. (galalita que es un material plástico con el que se fabrican peines, botones, cepillos de dientes,…) b) Plásticos sintéticos o artificiales: Se elaboran de compuestos derivados del petróleo, el carbón o el gas natural. La mayoría de los plásticos pertenecen a este grupo. Los plásticos se utilizan para fabricar tuberías, embalajes, juguetes, recipientes, revestimiento de cables, etc…

3.3 Los metales Se extraen de los minerales que forman parte de las rocas. Según contengan hierro o no, estos materiales se pueden clasificar en dos grandes grupos: a) Metales ferrosos: Estos materiales contienen hierro. Entre ellos se encuentra el hierro dulce, el acero y las fundiciones. b) Metales no ferrosos: Son materiales metálicos que no contienen hierro, como el cobre, el bronce, el latón, el cinc y el aluminio. Los metales poseen un gran número de aplicaciones: estructuras y piezas de máquinas, herramientas, tornillería, fontanería, marcos de ventana, objetos de bisutería, cables, componentes electrónicos, etc...

3.4 Los materiales pétreos Se extraen de las rocas en diferentes formas, desde grandes bloques hasta arenilla. Son materiales pétreos el mármol, la pizarra, el vidrio, el yeso, el cemento y el hormigón. Normalmente se utilizan como materiales de construcción. Vidrio: Se obtiene fundiendo una mezcla de arena con otras sustancias. Es un material transparente, muy resistente a los productos químicos, pero muy frágil.

4.1.2 Propiedades térmicas Determinan el comportamiento de los materiales ante el calor. Entre las más importantes cabe mencionar la conductividad térmica, la dilatación, la contracción y la fusibilidad.  Conductividad térmica: Un material tiene alta conductividad térmica cuando deja pasar el calor por él. Es decir si calentamos una pieza de un material determinado por uno de sus extremos y el calor se transmite a toda la pieza, dicho material tiene una alta conductividad eléctrica, como por ejemplo los metales (acero, cobre, aluminio, latón, estaño, oro, etc…). Los materiales que transmiten el calor con rapidez se les llama conductores térmicos , y los que no lo transmiten aislantes térmicos. El mango y las asas del cucharón, de la sartén y de la olla están hechos de materiales aislantes (madera y plástico) para impedir que nos quememos cuando cocinamos.  Dilatación térmica: Consiste en el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su temperatura. Generalmente los metales tienen una alta dilatación térmica, y materiales como la madera, el cristal, o los plásticos tienen una baja dilatación térmica, es decir, apenas aumentan de tamaño cuando se calientan. Por el contrario si se hace descender la temperatura de un material, es decir, si se enfría, se contrae y disminuye su tamaño; esta propiedad se denomina contracción térmica.  Fusibilidad: Es la capacidad de los materiales de pasar del estado sólido al líquido cuando son sometidos a una temperatura determinada. Ejemplos: los metales, algunos plásticos y el vidrio. Además, muchos de estos materiales pueden unirse con otro material o consigo mismo después de fundir la parte por donde queremos que se unan, esto es, se pueden soldar. Esta propiedad recibe el nombre de soldabilidad. Los materiales que poseen esta propiedad son los que pueden fundir.

4.1.3 Propiedades eléctricas Determinan el comportamiento de un material cuando a través de él circula una corriente eléctrica.  Conductividad eléctrica: Un material tiene alta conductividad eléctrica cuando deja pasar la corriente eléctrica por él. Entonces decimos que es un material conductor. En caso contrario hablamos de materiales aislantes. Todos los metales son buenos conductores de la electricidad, a diferencia de los materiales plásticos y la madera que se consideran aislantes.

4.1.4 Propiedades mecánicas Describen el comportamiento de los materiales cuando se los somete a la acción de fuerzas exteriores. Las propiedades mecánicas más importantes son la elasticidad, la plasticidad, la maleabilidad, la ductilidad, la dureza, la resistencia mecánica, la tenacidad y la fragilidad.  Elasticidad/Plasticidad: La goma es un material elástico, al aplicarle una fuerza se estira, y recupera su forma original cuando dejas de estirarla. La plastilina, en cambio, es un material plástico, pues permanece deformada aun después de dejar de manipularla.

• La elasticidad es la propiedad de los materiales de recuperar su tamaño y forma originales cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba.
• La plasticidad es la propiedad de los cuerpos de adquirir deformaciones permanentes cuando actúa sobre ellos una fuerza.

 Ductilidad/Maleabilidad:

• Ductilidad: Es la capacidad de los materiales de extenderse formando cables o hilos, y los materiales que la presentan se denominan dúctiles.
• Maleabilidad: Es la capacidad de los materiales de extenderse en planchas o láminas, y los materiales que la presentan se denominan

maleables.  Dureza: Es la resistencia de un material a ser rayado. Es decir, un material es duro o blando dependiendo de si otros materiales pueden rayarlo. El material más duro que existe es el diamante, ya que es capaz de rayar a los demás materiales, pero únicamente puede ser rayado por otro diamante.  Resistencia mecánica: Es la propiedad que permite a un material de soportar esfuerzos sin romperse. La resistencia mecánica de los materiales varía según el tipo de esfuerzo que actúe sobre ellos:

 Tenacidad/Fragilidad: Cuando se golpea con un martillo un objeto de metal, una campana, éstos no se rompen. Sin embargo, si golpeamos un espejo o un objeto de vidrio, se rompen con facilidad. Algunos materiales presentan una gran resistencia a romperse cuando son golpeados. Esta propiedad se denomina tenacidad, y la contraria, fragilidad.

• Tenacidad: Es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado. Un material es tenaz si aguanta los golpes sin romperse.
• Fragilidad: Es la propiedad de un material de romperse fácilmente cuando es golpeado. Un material es frágil si no aguanta los golpes.

4.1.5 Propiedades acústicas Estas propiedades determinan la respuesta de los materiales ante un estímulo externo como el sonido.  Conductividad acústica: Es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido. Algunos materiales como los metales son buenos transmisores del sonido. Otros como el corcho, los plásticos,.. dificultan la transmisión del sonido y se denominan aislantes acústicos.

4.3.2 Reciclabilidad Son los materiales que se pueden reutilizar. El vidrio, el papel, el cartón, el metal y los plásticos son ejemplos de materiales reciclables de uso diario. Es la capacidad de los materiales de ser vueltos a fabricar. El reciclaje de materiales no sólo contribuye a conservar los recursos naturales (los árboles, los minerales, el petróleo…); también evita la acumulación de grandes cantidades de residuos.

4.3.3 Biodegrabilidad Es la capacidad de los materiales de, con el paso del tiempo, descomponerse de forma natural en sustancias más simples. Los materiales que no se degradan naturalmente, denominados no biodegradables , permanecen en los ríos, los mares y la atmósfera prácticamente para siempre.

4.3.4 Renovables Las materias primas renovables son aquellas que existen en la naturaleza de forma ilimitada, ya que se pueden regenerar. La lana, el algodón y la madera son ejemplos de materias primas renovables. Hay otras materias primas, como el petróleo o los minerales, que no son renovables, es decir, pueden llegar a agotarse con el tiempo.

5. LA ELECCIÓN DE LOS MATERIALES Al elegir un material para una determinada aplicación, habrá que tener en cuenta los siguientes factores: Sus propiedades: dureza, flexibilidad, resistencia al calor... Las posibilidades de fabricación: las máquinas y herramientas de las que se dispone, la facilidad con que se trabaja... Su disponibilidad: la abundancia del material, la proximidad al lugar donde se necesita... Su impacto sobre el medio ambiente: si contamina, es tóxico, o biodegradable. Su precio: El coste del material utilizado influirá en el precio final del producto u objeto construido. Ejemplos de elección de materiales : La propiedad que determina el material del que está fabricada la malla es la elasticidad. La propiedad que determina el material del que está fabricada la olla es la conductividad térmica.  La propiedad que determina el material del que están fabricados los faros es la transparencia , y el parachoques la resistencia mecánica.