1. Introducción a la Ciencia de Materiales

1.1. Dureza y Estructura Cristalina

1. En forma general, se puede decir que la dureza de un material depende de: Facilidad de movimientos de las unidades estructurales.

2. Los factores que influyen en la NO CRISTALINIDAD de un material son: Temperatura e Impurezas

3. Alotropismo corresponde a una propiedad de algunos materiales que indica que estos: Pueden existir en varias estructuras cristalinas, según presión y temperatura

1.2. Aleaciones y Minerales

5. Para que un acero sea inoxidable debe contener como aleante: Cromo < 12%

6. Filón es: Yacimientos minerales escarificados de gran espesor

7. Un mineral se encuentra en estado natural rodeado de material estéril denominado: Ganga

8. La preparación previa de un mineral para su posterior proceso incluye generalmente las que se realizan en el orden: Trituración, Molienda, Clasificación y Concentración

1.3. Obtención y Procesamiento de Materiales

9. El cobre se obtiene en Chile a partir de: Oxidados, Sulfurados

10. Para la fabricación del acero es necesario un proceso de reducción, que incluye como materias primas: Mineral de hierro, Carbón coque y caliza

11. Sinterización es un proceso mediante el cual: Se forman uniones por difusión del estado sólido.

12. La principal diferencia entre la fabricación (procesamiento) de cerámicos y vidrios es que: Los cerámicos se preparan por partículas y los vidrios por fundido.

1.4. Tipos de Materiales

13. Un vitrocerámico es: Material Policristalino.

14. Un piezoeléctrico es un cerámico capaz de: Interconvertir energía eléctrica en mecánica

15. Un biomaterial es un material destinado a: Reparar tejidos biológicos, reemplazar tejidos biológicos, sustituir una interface biológica.

1.5. Caracterización de Materiales

16. La característica principal de una muestra que se desea observar por microscopio electrónico de barrido es que esta sea: Conductora.

17. La difracción de rayos X permite obtener información de: Un sólido cristalino, Estructura 3D de un tipo de sólido, Distancias y ángulos de enlace.

18. Los materiales compuestos están destinados a: Cubrir nuevas necesidades en el ámbito de la ciencia de materiales, Combinar propiedades de materiales ya existentes, Potenciar propiedades de materiales ya existentes.

19. Lixiviación corresponde a: Separación de uno o varios componentes contenidos en un sólido mediante disolvente.

2. Semiconductores

¿Qué diferencia existe entre un semiconductor tipo p y tipo n?

3. Propiedades Mecánicas de los Materiales

Flexible = Rígido                     Dúctil = Frágil   Resistente = Blando      Frágil = Dúctil

4. Enlaces Químicos y Estructura de la Materia

4.1. Tipos de Enlaces

Enlace iónico: átomos con electronegatividad distinta Na+ y Cl- (se convierten en iones + y – para estar más estables ns2, np6) la configuración electrónica determinará la EN. Durante el enlace iónico hay transferencia de electrones (para alcanzar una configuración más estable) formándose una fuerza de unión electrostática que provoca un enlace no direccional, energía de enlace de 100 a 1000 kjol/mol)

Enlace covalente: se comparten electrones para buscar estabilidad ns2, np6 se pueden compartir 3 electrones máx. (enlace triple) enlace covalente dativo 2 electrones. Existe una distribución compartida de electrones, el enlace es de tipo direccional.

Enlace metálico: solo entre metales y del mismo tipo de átomos, núcleos deben ser iguales. Los electrones se mueven de un núcleo a otro. Así mantiene una nube electrónica que los mantiene a todos juntos. Distribución compartida de electrones se diferencia del covalente porque no es direccional. Da lo mismo el núcleo al que esté enlazado. Se da en átomos de baja EN explica por qué conducen la electricidad con un estímulo se mueven en la nube.

4.2. Fuerzas Intermoleculares

Fuerzas de Van der Waals: son atracciones de carga opuestas sin transferencia de electrones.

• Puente de hidrógeno: se presentan entre átomos de hidrógeno enlazados covalentemente a un átomo muy electronegativo.
• Dipolo-dipolo: atracción intermolecular resultante de la tendencia a alinearse de moléculas polares, no se necesita hidrógeno.
• London: enlace intermolecular entre moléculas no polares resultante de la inducción de dipolos debido a la posición variante de los electrones durante su movimiento alrededor del núcleo.

5. Clasificación de los Materiales

5.1. Metales

Metálicos: conducen la electricidad, más densos, más pesados, altos puntos de fusión. Los materiales metálicos son los metales y sus aleaciones, como también sustancias inorgánicas que están constituidas por uno o más elementos metálicos; por ejemplo: hierro cobre, aluminio, níquel y titanio. Es importante tener en cuenta que el carbono es un elemento no metálico. Los metales tienen muchas características más importantes: buena conductividad eléctrica y térmica, opacidad, brillo, fusibilidad, plasticidad, dureza, etc. Ahora bien, podemos subdividir a los materiales metálicos en dos grupos importantes: los ferrosos y los no ferrosos.

5.2. Cerámicos

Cerámicos: sustancia quemada, son frágiles. Las uniones atómicas de las cerámicas son mucho más fuertes que la de los metales. Por eso una pieza cerámica es muy eficaz, tanto en dureza como en resistencia a las altas temperaturas y choques térmicos. Además, los componentes cerámicos resisten a los agentes corrosivos y no se oxidan.

5.3. Polímeros

Polímeros: Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Cadena de alto peso molecular, bajo punto de fusión, no son conductores eléctricos, no son resistentes, se deforman a altas temperaturas.

5.4. Semiconductores

Semiconductores: no aislantes, se puede producir cuanto se quiere conducir (reproductores) inorgánicos a base de silicio y germanio por enlaces covalentes. Transmisores de televisión y radios son ejemplos.

5.5. Compuestos

Compuestos o compositos: la mayoría de los materiales (envases) mezcla de las familias anteriores se pueden mezclar 2 o más para intensificar alguna propiedad están constituidos por una matriz y un refuerzo (cajas tetra): aluminio cartón, plástico.

5.6. Biomateriales

Biomateriales: Destinado a reemplazar, reparar o reponer una estructura tejido o interfase biológica. Los biomateriales se pueden definir como materiales biológicos cualquier elemento que remplace la función de los tejidos o de los órganos vivos. En otros términos, un biomaterial es una sustancia farmacológicamente inerte diseñada para ser implantada o incorporada dentro del sistema vivo.

Los biomateriales se implantan con el objeto de remplazar y/o restaurar tejidos vivientes y sus funciones, lo que implica que están expuestos de modo temporal o permanente a fluidos del cuerpo, aunque en realidad pueden estar localizados fuera del propio cuerpo, incluyéndose en esta categoría a la mayor parte de los materiales dentales que tradicionalmente han sido tratados por separado.

Los materiales utilizados con fines biológicos son seleccionados y diseñados en base a las características funcionales que deben poseer:

1. Mecánicas: Tener una resistencia mecánica adecuada.
2. Propiedades físicas: densidad, expansión contracción, resistencia eléctrica, etc.
3. Características químicas: principalmente resistencia a la corrosión.
4. Características biológicas:

• Biodegradable: se incorpora a los procesos del cuerpo, para que sea aceptado por él.
• Biocompatible: el material debe tener un nivel de degradación bajo, que no sean rechazados por el cuerpo. Degradación lenta. No provocar que éste desarrolle sistemas de rechazo ante la presencia del biomaterial
• Bioreabsorbible: que el material entra a los ciclos del cuerpo y se convierte en alimento para generar su propia estructura.

6. Cemento Portland y Alto Horno

6.1. Cemento Portland

El cemento portland es un cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción utilizada como aglomerante para la preparación del hormigón o concreto. Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Pórtland, Inglaterra.

6.2. Alto Horno

El alto horno es la instalación industrial dónde se transforma el mineral de hierro. Este está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares (toberas), por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza. Obtenido el acero líquido, se puede introducir colada.

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