jueves, 30 de mayo de 2013

Química de los materiales (acero, cal, yeso ,cemento, asfaltos y polímeros)



ACERO


Acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas especificas para su utilización en la industria metalmecánica.

CAL
La cal reacciona con el agua, desprendiendo mucho calor. El producto de la reacción es el hidróxido cálcico, Ca(OH)2, y se llama cal apagada.                                                                               CaO + H2  Ca(OH)2 + 15540 cal.

Cal grasa.Proviene de la calcinación de las piedra calizas de elevada pureza. estas cales contienen más del 95 % de CaO y al calentarse, éste último, por encima de los 1000°C y posteriormente adicionando agua se produce una cal apagada que libera gran cantidad de calor.                                                                                                                                                             Cal aérea.Es la cal que endurece al aire. El proceso no prduce agua, ya que se dispersa. Se emplea en la construcción, mezclada con arena, con el objeto de incorporar porosidad a la mezcla facilitando la incorporación de dióxido de carbono del aire.                                                                                   Cal magra o árida.Proviene de calizas magnesianas (dolomitas) y pueden contener hasta un 50 % de MgO pero sólo un 10 % de óxido es suficiente para lograr una cal árida.                                                        Cales hidráulicas.Provienen de la calcinación de calizas, y contienen de un 5 a un 22 % de arcilla. En el apagado de la cal hidráulica se hidrata la cal libre y no los silicatos o aluminatos de calcio. Si se produce la hidratación de estos compuestos el material resultante no tendrá propiedades hidráulicas y en ese caso se llamarían cales ahogadas.


YESO

El yeso es un mineral de evaporitas, lo cual significa que está formado por minerales solubles al agua una vez que se haya secado y evaporado.
LLamamos yeso de construcción al producto pulverulento procedente de la cocción de la piedra de yeso o aljez, que una vez mezclado con agua, en determinadas porciones, es capaz de fraguar en el aire. Este yeso se denomina sulfato de calcio hemihidratado o semihidrato (CaSO4 ½H2O).
APLICACIONES DEL YESO
  • Construcción debido a sus excelentes propiedades bioclimáticas, de aislamiento y regulación higrométrica, mecánicas y estéticas se utiliza en guarnecidos, enlucidos, prefabricados y relieves arquitectónicos, proporcionando bienestar y comodidad. Esencial como agente retardante en la producción de cemento.
  • Agricultura para mejorar las tierras de cultivo, como abono y desalinizador.
  • Medicina se utiliza en traumatología para elaborar vendas de yeso, en la fabricación de moldes quirurgicos y odontologicos y en la producción de pasta dentífrica.
  • Industria química y farmacéutica como fuente de calcio, componente en medicamentos y lápices labiales.
  • Industria de alimentos en el tratamiento de agua, limpieza de vinos, refinación de azucar, vegetales enlatados y alimentos para animales.








Asfalto

El asfalto es una sustancia negra y pegajosa, derivada del petróleo, que se utiliza básicamente en la construcción de calles y carreteras, aunque también para la impermeabilización de tejados y la fabricación de baldosas, tejas y pisos.
Según su temperatura, el asfalto se puede encontrar en estado sólido o semi sólido. Cuando se calienta a 100 grados, el asfalto toma una consistencia pastosa que hace muy facil su manejo. El asfalto se puede encontrar naturalmente en depósitos como pozos o lagos que se producen a partir de los residuos del petróleo que emergen a la superficie a través de grietas en la tierra, como por ejemplo, en el Mar Muerto o en los pozos de La Brea en Los Ángeles, pero casi la mayoría del manufacturado es sintético, fabricado a partir de los hidrocarburos no volátiles que quedan despues de refinar el petróleo con el que se produce gasolina y otros tipos de combustibles. Antiguamente, el asfalto natural era utilizado en Babilonia como material de construcción, no obstante, existen vestigios muy antiguos que indican, que a lo largo de toda la historia, el asfalto ha sido utilizado como material para sellar e impermeabilizar embarcaciones.

La composición química del asfalto puede darse de muy distintas maneras.
Simpson: Dice que los asfaltos generalmente consisten de:
Carbono   70%-85%
Hidrogeno  7%-12%
Nitrógeno  0%-1%
Azufre     1%-7%
Oxigeno    0%-5%


POLIMERO



Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.
Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.
La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.
Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……
La química de polímeros es una ciencia multidisciplinaria que maneja las síntesis químicas y las propiedades químicas de los polímeros. De acuerdo con las recomendaciones de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, los polímeros corresponden a las cadenas individuales de moléculas y pertenecen al ámbito de la química. Las propiedades generales de estos materiales corresponden al campo de la física de polímeros, subcategoría de la física.
Polimeros sinteticos y naturales
Polímeros sintéticos
Durante la Segunda Guerra Mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.

El polibutadieno, un elastómero sintético, se fabrica a partir del monómero butadieno, que no posee un metil en el carbono número dos, siendo esta la diferencia con el isopreno.
CH2 = CH – CH = CH2
El polibutadieno tiene regular resistencia a la tensión y muy poca frente a la gasolina y a los aceites. Estas propiedades limitan las posibilidades de fabricar con ellos los neumáticos.

Polímeros naturales

Los polímeros naturales reúnen, entre otros, al almidón cuyo monómero es la glucosa y al algodón, hecho de celulosa, cuyo monómero también es la glucosa. La diferencia entre ambos es la forma en que los monómeros se encuentran dispuestos dentro del polímero.

Otros polímeros naturales de destacada importancia son las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos.

Por otro lado, la lana y la seda son dos de las miles de proteínas que existen en la naturaleza, éstas utilizadas comos fibras y telas.

Todo lo que nos rodea son polímeros. Los tejidos de nuestro cuerpo, la información genética se transmite mediante un polímero llamado ADN, cuyas unidades estructurales son los ácidos nucleicos.


EL CEMENTO


El cemento es un conglomerante hidráulico, es decir, un material inorgánico finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece por medio de  reacciones y procesos de hidratación y que, una vez endurecido conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua. Dosificado y mezclado apropiadamente con agua y áridos debe producir un hormigón o mortero que conserve su trabajabilidad durante un tiempo suficiente, alcanzar unos niveles de resistencias preestablecido y presentar una estabilidad de volumen a largo plazo.
COMPOSICION QUIMICA DEL CEMENTO
El cemento portland no es un compuesto puro, porque no se le puede asignar una formula química exacta, sin embargo, al estar constituido por cierto número de elementos conocidos, que al combinarse entre sí, lo hacen según las leyes ponderales de la química pura, es posible deducir a partir de su composición elemental toda una serie de relaciones estequiometricas que permiten entender, modificar y controlar sus propiedades tanto durante el proceso de fabricación como al emplearlo como material de construcción.
Químicamente se define el cemento portland como una mezcla de composición heterogénea finamente pulverizada, cuyos elementos esenciales son:
A: Silicato tricalcico 3 CaO.SiO2 C3S
B: Silicato di cálcico 2 CaO.SiO2 C2S
C: Aluminato tricalcico 3CaO.Al2O3 C3A
D: Ferro aluminato tricalcico 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF
E: Yeso Natural CaSO4. 2H2O
F: Óxidos menores de Ca, Mg. Na, K, Mn, Tl, P. Fe


3 comentarios:

  1. Muy bueno el artículo, perfecto para los becarios que están empezando para que se identifiquen con los materiales mejor, muy útil
    http://microcemento.org/

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  2. Excelente articulo, muchas gracias por la información

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  3. me gusto mucho este articulo es muy completo y tiene cosas muy interesantes que mas de uno no concia

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