''Los materiales son importantes desde hace millones de años. Por algo los historiadores hablan de la edad de piedra o la edad del bronce. Al principio la carrera se dirigía hacia la búsqueda de materiales cada vez más resistentes. Hoy el reto más importante es cómo recoger, almacenar y transportar la energía con nuevos materiales. Ceferino López, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, nos lo explica.''
sábado, 29 de noviembre de 2014
Cientificos que investigan los materiales
''Los materiales son importantes desde hace millones de años. Por algo los historiadores hablan de la edad de piedra o la edad del bronce. Al principio la carrera se dirigía hacia la búsqueda de materiales cada vez más resistentes. Hoy el reto más importante es cómo recoger, almacenar y transportar la energía con nuevos materiales. Ceferino López, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, nos lo explica.''
Quimica de los materiales
Una propiedad química es cualquiera de las propiedades de los materiales que se hace evidente durante una reacción química; es decir, cualquier calidad que puede establecerse sólo cambiando la identidad química de una sustancia. En pocas palabras, las propiedades químicas no se pueden determinar con sólo ver o tocar la sustancia.; la estructura interna de la sustancia deberá verse afectado por sus propiedades químicas para ser investigadas.
Las propiedades químicas se pueden contrastar con las propiedades físicas, que pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia. Sin embargo, para muchas de las propiedades comprendidas en el ámbito de la química física y otras disciplinas en la frontera entre la química y la física, la distinción puede ser una cuestión de perspectiva del investigador.
Resistencia a la corrosión
La corrosión es la destrucción gradual de los materiales (normalmente metales) por reacción química con su entorno.
En el uso más común de la palabra, esto significa la oxidación electroquímica de metales en la reacción con un oxidante tal como oxígeno. La oxidación, la formación de óxidos de hierro, es un ejemplo bien conocido de la corrosión electroquímica. Este tipo de daños producen típicamente óxido (s) o sal (es) del de metal original. La corrosión también puede ocurrir en materiales distintos de metales, tales como la cerámica o los polímeros, aunque en este contexto, el término degradación es más común.
Muchas aleaciones estructurales se corroen simplemente a la exposición de la humedad en el aire, pero el proceso puede ser fuertemente afectado por la exposición a ciertas sustancias. Los métodos para reducir la actividad de la superficie expuesta, tales como pasivación y la conversión de cromato, puede aumentar la resistencia a la corrosión de un material. Sin embargo, algunos mecanismos de corrosión son menos visibles y menos previsibles.
Higroscopia
La higroscopia es la capacidad de una sustancia para atraer y retener las moléculas de agua del ambiente circundante. Esto se logra a través de ya sea la absorción o adsorción con la sustancia absorbente o adsorbente transformandose físicamente un poco. Esto podría ser por un aumento en el volumen, punto de ebullición, la viscosidad u otra característica física de la sustancia, como las moléculas de agua pueden quedar suspendidas entre moléculas de la sustancia en el proceso.
La cantidad de humedad de los materiales higroscópicos es generalmente proporcional a la humedad relativa. Las tablas que contienen esta información se puede encontrar en muchos manuales de ingeniería y también se pueden encontrar con proveedores de diversos materiales y productos químicos.
La higroscopia también juega un papel importante en la ingeniería de materiales plásticos. Algunos plásticos son higroscópicos, mientras que otros no lo son.
pH
Es una medida de la acidez o basicidad de una solución acuosa. Las soluciones con un pH inferior a 7 se dice que son ácidas y las soluciones con un pH mayor que 7 son básicos o alcalinos. El agua pura tiene un pH muy cerca de 7.
La escala de pH es trazable a un conjunto de soluciones estándar cuyo pH es establecido por acuerdo internacional. Los valores estándar del pH primario se determinan usando una celda de concentración con la transferencia, mediante la medición de la diferencia de potencial entre un electrodo de hidrógeno y un electrodo estándar tal como el electrodo de cloruro de plata. La medición de pH para soluciones acuosas se puede hacer con un electrodo de vidrio y un medidor de pH, o el uso de indicadores.
La reactividad
La reactividad es un concepto algo impreciso en química. Parece encarnar factores termodinámicos y cinéticos. Ambos factores son realmente distintos, y ambos dependen generalmente de la temperatura. Por ejemplo, comúnmente se afirmó que la reactividad del grupo uno metales (Na, K, etc.) aumenta hacia abajo el grupo en la tabla periódica, o la reactividad que el hidrógeno pone de manifiesto por su reacción con oxígeno. De hecho, la velocidad de reacción de los metales alcalinos (como se evidencia por su reacción con agua, por ejemplo) es una función no sólo de la posición dentro del grupo, sino también el tamaño de partícula. El hidrógeno no reacciona con el oxígeno-a pesar de la constante de equilibrio es muy grande, a menos que una llama inicie una reacción radical, lo que conduce a una explosión.
También se refiere a la velocidad a la que una sustancia química tiende a someterse a una reacción química en el tiempo. En los compuestos puros, la reactividad está regulada por las propiedades físicas de la muestra. Por ejemplo, la molienda de una muestra a un área de superficie específica mayor aumenta su reactividad. En los compuestos impuros, la reactividad también se ve afectada por la inclusión de contaminantes. En compuestos cristalinos, la forma cristalina también puede afectar a la reactividad. Sin embargo, en todos los casos, la reactividad se debe principalmente a las propiedades subatómicas del compuesto.
Tensión superficial
La tensión superficial es una tendencia de contracción de la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa. La tensión superficial es una propiedad importante que influye notablemente en el ecosistema. La tensión superficial se expone, por ejemplo, cada vez que un objeto o insecto que es más denso que el agua es capaz de flotar o correr a lo largo de la superficie del agua.
En las interfases líquido-aire, la tensión superficial resulta de la mayor atracción de las moléculas de agua entre sí (debido a la cohesión) que a las moléculas en el aire (debido a la adhesión). El efecto neto es una fuerza hacia dentro en su superficie que hace que el agua se comporte como si su superficie estuviera cubierta con una membrana elástica estirada. Debido a la relativamente alta atracción que las moléculas de agua tienen entre ellas, el agua tiene una tensión superficial alta. en comparación con la de la mayoría de los otros líquidos. La tensión superficial es un factor importante en el fenómeno de la capilaridad.
En la ciencia de materiales, la tensión superficial se utiliza, ya sea para el estrés superficial o energía libre superficial.
Referencias: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/surten.html http://www.corrosionist.com/Corrosion_Fundamental.htm http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/ph.html
Las propiedades químicas se pueden contrastar con las propiedades físicas, que pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia. Sin embargo, para muchas de las propiedades comprendidas en el ámbito de la química física y otras disciplinas en la frontera entre la química y la física, la distinción puede ser una cuestión de perspectiva del investigador.
Resistencia a la corrosión
La corrosión es la destrucción gradual de los materiales (normalmente metales) por reacción química con su entorno.
En el uso más común de la palabra, esto significa la oxidación electroquímica de metales en la reacción con un oxidante tal como oxígeno. La oxidación, la formación de óxidos de hierro, es un ejemplo bien conocido de la corrosión electroquímica. Este tipo de daños producen típicamente óxido (s) o sal (es) del de metal original. La corrosión también puede ocurrir en materiales distintos de metales, tales como la cerámica o los polímeros, aunque en este contexto, el término degradación es más común.
Muchas aleaciones estructurales se corroen simplemente a la exposición de la humedad en el aire, pero el proceso puede ser fuertemente afectado por la exposición a ciertas sustancias. Los métodos para reducir la actividad de la superficie expuesta, tales como pasivación y la conversión de cromato, puede aumentar la resistencia a la corrosión de un material. Sin embargo, algunos mecanismos de corrosión son menos visibles y menos previsibles.
Higroscopia
La higroscopia es la capacidad de una sustancia para atraer y retener las moléculas de agua del ambiente circundante. Esto se logra a través de ya sea la absorción o adsorción con la sustancia absorbente o adsorbente transformandose físicamente un poco. Esto podría ser por un aumento en el volumen, punto de ebullición, la viscosidad u otra característica física de la sustancia, como las moléculas de agua pueden quedar suspendidas entre moléculas de la sustancia en el proceso.
La cantidad de humedad de los materiales higroscópicos es generalmente proporcional a la humedad relativa. Las tablas que contienen esta información se puede encontrar en muchos manuales de ingeniería y también se pueden encontrar con proveedores de diversos materiales y productos químicos.
La higroscopia también juega un papel importante en la ingeniería de materiales plásticos. Algunos plásticos son higroscópicos, mientras que otros no lo son.
Es una medida de la acidez o basicidad de una solución acuosa. Las soluciones con un pH inferior a 7 se dice que son ácidas y las soluciones con un pH mayor que 7 son básicos o alcalinos. El agua pura tiene un pH muy cerca de 7.
La escala de pH es trazable a un conjunto de soluciones estándar cuyo pH es establecido por acuerdo internacional. Los valores estándar del pH primario se determinan usando una celda de concentración con la transferencia, mediante la medición de la diferencia de potencial entre un electrodo de hidrógeno y un electrodo estándar tal como el electrodo de cloruro de plata. La medición de pH para soluciones acuosas se puede hacer con un electrodo de vidrio y un medidor de pH, o el uso de indicadores.
La reactividad
La reactividad es un concepto algo impreciso en química. Parece encarnar factores termodinámicos y cinéticos. Ambos factores son realmente distintos, y ambos dependen generalmente de la temperatura. Por ejemplo, comúnmente se afirmó que la reactividad del grupo uno metales (Na, K, etc.) aumenta hacia abajo el grupo en la tabla periódica, o la reactividad que el hidrógeno pone de manifiesto por su reacción con oxígeno. De hecho, la velocidad de reacción de los metales alcalinos (como se evidencia por su reacción con agua, por ejemplo) es una función no sólo de la posición dentro del grupo, sino también el tamaño de partícula. El hidrógeno no reacciona con el oxígeno-a pesar de la constante de equilibrio es muy grande, a menos que una llama inicie una reacción radical, lo que conduce a una explosión.
También se refiere a la velocidad a la que una sustancia química tiende a someterse a una reacción química en el tiempo. En los compuestos puros, la reactividad está regulada por las propiedades físicas de la muestra. Por ejemplo, la molienda de una muestra a un área de superficie específica mayor aumenta su reactividad. En los compuestos impuros, la reactividad también se ve afectada por la inclusión de contaminantes. En compuestos cristalinos, la forma cristalina también puede afectar a la reactividad. Sin embargo, en todos los casos, la reactividad se debe principalmente a las propiedades subatómicas del compuesto.
Tensión superficial
La tensión superficial es una tendencia de contracción de la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa. La tensión superficial es una propiedad importante que influye notablemente en el ecosistema. La tensión superficial se expone, por ejemplo, cada vez que un objeto o insecto que es más denso que el agua es capaz de flotar o correr a lo largo de la superficie del agua.
En las interfases líquido-aire, la tensión superficial resulta de la mayor atracción de las moléculas de agua entre sí (debido a la cohesión) que a las moléculas en el aire (debido a la adhesión). El efecto neto es una fuerza hacia dentro en su superficie que hace que el agua se comporte como si su superficie estuviera cubierta con una membrana elástica estirada. Debido a la relativamente alta atracción que las moléculas de agua tienen entre ellas, el agua tiene una tensión superficial alta. en comparación con la de la mayoría de los otros líquidos. La tensión superficial es un factor importante en el fenómeno de la capilaridad.
En la ciencia de materiales, la tensión superficial se utiliza, ya sea para el estrés superficial o energía libre superficial.
Referencias: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/surten.html http://www.corrosionist.com/Corrosion_Fundamental.htm http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c123/ph.html
viernes, 28 de noviembre de 2014
La ciencia de los materiales
La ciencia de los materiales se refiere a un campo multidisciplinario que se dedica a descubrir y diseñar nuevos materiales,esta ciencia, incorpora elementos de la física y la química. En la actualidad, esta ciencia se ha dado a conocer como un campo especifico de las ciencias y la ingeniería.
Un material se define como una sustancia(frecuentemente solida, pero también se pueden incluir otros estados) cuyo objetivo es ser utilizado para distintos propósitos. Existen incontables materiales en nuestro alrededor y pueden encontrarse desde edificios hasta naves espaciales. La base del estudio de esta ciencia involucra el estudio de la estructura de los materiales y su relación con sus propiedades químicas. Los principales determinantes de la estructura de un material y por lo tanto de sus propiedades químicas son sus elementos constituyentes y la forma en que se ha procesado en su forma final. Estas características se relaciona atravez de las leyes de la termodinámica y la cinética.
Estructura
La estructura es uno de los principales componentes de la ciencia de los materiales ya que examina los materiales desde su escala atómica, hasta una escala macro. La caracterización es la manera que utilizan los científicos para examinar la estructura de los materiales. Esto involucra la utilización de técnicas tales como la difracción con rayos x, electrones, neutrones y varias formas de espectroscopia y análisis químico como la cromatografia, el análisis térmico,etc.
Estructura atómica
Este componente se encarga de investigar los átomos de los materiales y como estos están ordenados para producir moléculas,cristales,etc. La mayoría de las propiedades eléctricas,magnéticas y químicas son estudiadas en este nivel. La forma en que los átomos y las moléculas están enlazados y ordenados es fundamental para estudiar las propiedades y el comportamiento de cualquier material.
Nanoestructura
En la mayoría de los materiales los átomos y las moléculas se conglomeran, para formar objetos en una nanoescala lo que lleva a estudiar las propiedades eléctricas, magnéticas,ópticas y mecánicas.
Los materiales cuyos átomos y moléculas son formados a una nanoescala,son llamados nanomateriales, los cuales son objeto de estudio por la comunidad científica debido a las propiedades únicas que exhiben.
Microestructura
La microestructura se define como la estructura de una superficie preparada o lámina delgada de material según lo revelado por un microscopio por encima de 25 × magnificación. La microestructura de un material (que se puede clasificar en metálico, polimérico, cerámica y compuesto) puede influir fuertemente en propiedades físicas tales como resistencia, tenacidad, ductilidad, dureza, resistencia a la corrosión, comportamiento a temperaturas altas / bajas, resistencia al desgaste, etc. . La mayoría de los materiales tradicionales (tales como metales y cerámica) son microestructurados.
Referencias: https://www.dmoz.org/Science/Technology/Materials/ http://www.instituteofmaking.org.uk/
Un material se define como una sustancia(frecuentemente solida, pero también se pueden incluir otros estados) cuyo objetivo es ser utilizado para distintos propósitos. Existen incontables materiales en nuestro alrededor y pueden encontrarse desde edificios hasta naves espaciales. La base del estudio de esta ciencia involucra el estudio de la estructura de los materiales y su relación con sus propiedades químicas. Los principales determinantes de la estructura de un material y por lo tanto de sus propiedades químicas son sus elementos constituyentes y la forma en que se ha procesado en su forma final. Estas características se relaciona atravez de las leyes de la termodinámica y la cinética.
La estructura es uno de los principales componentes de la ciencia de los materiales ya que examina los materiales desde su escala atómica, hasta una escala macro. La caracterización es la manera que utilizan los científicos para examinar la estructura de los materiales. Esto involucra la utilización de técnicas tales como la difracción con rayos x, electrones, neutrones y varias formas de espectroscopia y análisis químico como la cromatografia, el análisis térmico,etc.
Estructura atómica
Este componente se encarga de investigar los átomos de los materiales y como estos están ordenados para producir moléculas,cristales,etc. La mayoría de las propiedades eléctricas,magnéticas y químicas son estudiadas en este nivel. La forma en que los átomos y las moléculas están enlazados y ordenados es fundamental para estudiar las propiedades y el comportamiento de cualquier material.
En la mayoría de los materiales los átomos y las moléculas se conglomeran, para formar objetos en una nanoescala lo que lleva a estudiar las propiedades eléctricas, magnéticas,ópticas y mecánicas.
Los materiales cuyos átomos y moléculas son formados a una nanoescala,son llamados nanomateriales, los cuales son objeto de estudio por la comunidad científica debido a las propiedades únicas que exhiben.
La microestructura se define como la estructura de una superficie preparada o lámina delgada de material según lo revelado por un microscopio por encima de 25 × magnificación. La microestructura de un material (que se puede clasificar en metálico, polimérico, cerámica y compuesto) puede influir fuertemente en propiedades físicas tales como resistencia, tenacidad, ductilidad, dureza, resistencia a la corrosión, comportamiento a temperaturas altas / bajas, resistencia al desgaste, etc. . La mayoría de los materiales tradicionales (tales como metales y cerámica) son microestructurados.
Referencias: https://www.dmoz.org/Science/Technology/Materials/ http://www.instituteofmaking.org.uk/
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