A ver lo que tarda en iniciarse la grabación. Vale, pues ahora estamos
grabando además. Bueno, pues entonces, como os he dicho, podemos
establecer diferentes clasificaciones de los materiales fijándonos en el
uso que les damos a estos materiales. Así que los podemos dividir en
materiales estructurales y materiales funcionales. La primera
clasificación a la que hace referencia. Hace referencia al hecho de que
forman parte de la estructura del objeto en el que se incluyen. La segunda
clasificación atiende a la función que realizan los objetos en los que
forman parte, pero no necesariamente forman parte de la estructura. Bueno,
aquí podemos encontrarnos con que un mismo material lo podemos clasificar
como estructural o como funcional dependiendo del objeto del que forman
parte. Aquí en las fotografías os he puesto. Una fotografía de un
edificio del norte-este de Europa, que es en este caso la Ópera de Viena.
Si nos fijamos, supongo que alguno habrá visto todos estos tejados de
color verde. Bueno, pues estos tejados de color verde es que en realidad
son tejados de cobre. Lo que pasa es que el cobre en la atmósfera de la
Tierra con el oxígeno se oxida. Y el óxido de cobre, que en principio es
negro, se carbonata y da carbonato de cobre que se da por los peces. ¿De
acuerdo? Supongo que si habéis superado, al menos a mí me tocó hacerla
en su momento, supongo que si habéis superado la asignatura de química
inorgánica de segundo, bueno, al menos cuando yo lo hacía era en segundo,
ahora exactamente no sé dónde será. Entonces, os habréis hecho alguna
práctica y una práctica muy habitual era sintetizar carbonato de cobre
que tiene precisamente este problema. También el cobre, en este caso,
está realizando una función estructural, es la cubierta del edificio y en
estos sitios lo ponen porque nieva mucho y otro tipo de material no
aguantaría el peso de la nieve. ¿De acuerdo? Otra posibilidad es utilizar
el cobre, puede utilizarse también, pues como hemos visto siempre, en un
conductor de cobre que es la manera que lo tenemos, que lo vemos
habitualmente, que es esto que tenemos aquí. ¿De acuerdo? Bueno, pues
resulta que en este caso no forma parte de la estructura del objeto, sino
que lo tenemos por su funcionalidad. Por lo tanto, aquí tenemos un
material que puede tener, un material, en este caso cobre, que puede tener
disminución. Diferentes usos, perdón, diferentes clasificaciones
atendiendo al uso que se le da. ¿De acuerdo? Pasamos a la siguiente
página. Bien. Comencemos por los materiales estructurales. ¿Qué son los
materiales estructurales? Dos son aquellos que se utilizan por sus
propiedades mecánicas, la dureza, la tenacidad, por la dureza, densidad,
punto de difusión, o químicas. Solubilidad. O resistencia a la
corrosión. La clasificación de los materiales estructurales, pues
establece cuatro categorías, que son los materiales metálicos, los
materiales cerámicos, materiales poliméricos y los materiales compuestos.
Aquí os he puesto diferentes ejemplos de construcciones u objetos hechos
con cada uno de estos metales. La torre Eiffel está construida en metal,
en este caso acero. ¿De acuerdo? Una aleación de hierro y carbono. San
Lorenzo del Escorial, que está construido en piedra, que es un material
cerámico, la piedra es un material cerámico. Una lancha de neopreno, que
está construida en un material polimédico, el neopreno. Y finalmente, la
Basílica de la Sagrada Familia, que está hecha en un material compuesto.
Alguien me diría, ¿con material compuesto? Pero no está hecha en piedra.
No señor, está hecha en hormigón armado. Y es un material compuesto.
Tenemos una matriz de hormigón y dentro de la matriz de hormigón se ha
puesto una armadura de acero. Por lo tanto, es un material compuesto. Tiene
a una la flexibilidad del acero, aunque no tanta como el acero, y la
rigidez del acero. Y la rigidez del cemento, ¿de acuerdo? Aunque
evidentemente se pierde algo de resistencia, algo de dureza, dado que
tienes una armadura por el interior que te genera un punto alegre. ¿De
acuerdo? Bien, pasemos ahora a los materiales funcionales. Los materiales
funcionales son los que se utilizan porque tienen algunas propiedades
específicas, además de sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, ejemplo
de estas propiedades, ejemplos de estas propiedades, voy a ponerlo que lo
veamos todos, ejemplos de estas propiedades serían las propiedades
eléctricas, ópticas, magnéticas o incluso biocompatibles. Aquí
podríamos hasta poner, os he puesto cuatro ejemplos de material
eléctrico, el hilo conductor de cobre, un material óptico que... Voy a
ponerlo en otro color, porque aquí, como es el fondo negro, no queda bien.
Una fibra óptica, seguramente muchos de vosotros me estaréis recibiendo
por fibra óptica. Yo mismo estoy emitiendo por un cable de fibra óptica.
Materiales magnéticos, ¿de acuerdo? Aquí tenemos un electroimán, este
es el núcleo magnético del electroimán, que es de hierro dulce. Hierro
sin alear con nada, sus propiedades mecánicas no son gran cosa. Es muy
frágil y se rompería con facilidad. Si alguno de vosotros se entretiene
desmontando un altavoz o un micrófono, puedo tener un núcleo magnético
de hierro dulce y puedo comprobar que es casi tan frágil como el vidrio.
¿De acuerdo? Si lo dejamos caer, pues tendremos en lugar de un imán,
tendremos cuatro o cinco trozos de imanes. ¿De acuerdo? Y finalmente aquí
tenemos... Aquí tenemos un ejemplo de un material inteligente. Materiales
inteligentes son todos aquellos que producen una acción mecánica cuando
se les pasa, cuando reciben algún tipo de estímulo. Por ejemplo, el paso
de una corriente eléctrica. Y en concreto hay que fijarse en estos
actuadores piezoeléctricos. Estos discos de aquí son unos actuadores
piezoeléctricos de cuarzo. ¿Vale? Pues entonces la pieza de electricidad
es un ejemplo. Los materiales que presentan pieza de electricidad son un
ejemplo de materiales inteligentes. Y todos llevamos, seguramente casi
todos, llevamos una pieza de material piezoeléctrico, por ejemplo, en el
reloj de pulsera que llevamos. El ordenador a través del cual me estáis
viendo, o incluso si me estáis viendo a través de un móvil, pues los
teléfonos móviles también llevan un cristal piezoeléctrico. Y estos
cristales piezoeléctricos sirven simplemente para contar el tiempo. Si
vosotros compráis un teléfono o un ordenador nuevo, pues uno de los
parámetros que miraréis será la frecuencia del microprocesador. Bueno,
la frecuencia del microprocesador es la frecuencia a la que vibra el
cristal piezoeléctrico que tenemos en el reloj del aparato. Y esto
determina la velocidad del dispositivo. A ver si esto pasa. A ver, pasa la
anterior, pero parece que he pasado dos de golpe. No, solo una. Muy bien.
Comencemos por los materiales estructurales. Realmente información acerca
de los materiales funcionales. Hay muy poca, la mayor parte la dedicamos a
los materiales estructurales. Y entonces tenemos los materiales metálicos
más habituales, pues son los metales. Que se han venido utilizando desde
la antigüedad más remota, de hecho desde época prehistórica. ¿De
acuerdo? Aunque también se han empleado como materiales funcionales. Sobre
todo en la actualidad, pero también en la antigüedad. Por ejemplo, se han
utilizado recubrimientos de plata y oro. No porque dieran alguna propiedad
estructural a la pieza a la que se encontraban. No le daban más
resistencia, no le daban más flexibilidad, pero sí que le daban
resistencia a la corrosión. Los metales nobles son muy resistentes a la
corrosión. Y por lo tanto una pequeña... Un pequeño recubrimiento de
estos metales impide que la matriz metálica del interior se corroa. Por
otra parte, también puede utilizarse la plata, por ejemplo, por motivos
estéticos. Podemos utilizarla para dar lustre a un espejo. He hecho en
algún museo, me parece que hay documentado uno en el Museo de Pompeya,
pues hay un espejo hecho con, hecho un espejo de bronce, pero que tiene una
parte recubierta de plata. ¿De acuerdo? La plata es lo que le daba el
lustre al espejo y permitía que se reflejara la imagen. Tened en cuenta
que hoy día pondríamos un trozo de vidrio, ¿de acuerdo? O incluso
puestos. Puliríamos un trozo metálico, de aluminio o de acero, pero
claro, en aquella época esto no se podía hacer. La manera que se hacía
era con un recubrimiento de plata. ¿De acuerdo? Los metales los podemos
emplear puros, el oro, la plata, el hierro en un electroimán, en un
núcleo magnético, pues lo podemos encontrar puro o aliados con otras
sustancias. ¿Qué es una aleación? Bueno, aquí empezamos con lo
divertido. Una aleación es una mezcla homogénea de un metal y otro
elemento. Atención, no tiene por qué ser otro metal, normalmente es otro
metal. ¿De acuerdo? Por ejemplo, el bronce es una aleación de dos
metales, pero el hierro es una aleación de hierro y un no metal que es el
carbono, que nadie me dirá que tiene propiedades metálicas, aunque
algunas propiedades, alguna fase de carbón, pues tiene algunas propiedades
propias de los metales, en concreto el grafito conduce la electricidad,
pero tiene unas propiedades mecánicas muy malas. ¿De acuerdo? Se rompe
con mucha facilidad, se exfolia, etc. Por lo tanto, aquí diverge de los
metales. ¿De acuerdo? Bueno, ejemplos de aleaciones pues son el bronce, el
bronce, que es una aleación de cobre y estaño, el acero, que es una
aleación de hierro y cobre, o el duraluminio, que es una aleación de
aluminio y cobre. ¿De acuerdo? Las aleaciones pueden servirnos, por un
lado, para obtener nuevas propiedades, para mejorar las propiedades
mecánicas del metal. Por ejemplo, el acero, el hierro aleado con acero, en
la proporción adecuada, pues se convierte en acero. ¿De acuerdo? Y este
acero tiene una resistencia muy superior a la de hierro, no está
quebradizo, e incluso es fluido. Es flexible. ¿De acuerdo? Si alguien se
acuerda de las películas de los romanos, pues se puede acordar que las
espadas, al cabo de unos cuantos golpes, se rompían. No se rompían porque
le diera espectacular, sino que estaba documentado así, dado que las
espadas de aquella época, pues estaban hechas de hierro, o de una
aleación de, más bien, hierro mezclado con carbono, hierro de fundición,
que daba unas propiedades mecánicas mejores que las del hierro dulce, pero
realmente bastante malas. ¿De acuerdo? Podríamos decir que es un acero,
pero de muy mala calidad. Aquí como ejemplo de lo acero, pues se ha puesto
una espada medieval, que es gícer, no se sabe exactamente, la tizona, es
decir, que se conserva en Toledo. Aquí tenemos una pieza recuperada, que
está hecha de duro aluminio, una aleación en este caso de aluminio y
cobre que le daba, que mejora las propiedades mecánicas del aluminio pero
sin perder una cosa que es muy importante en aeronáutica que es, bueno en
este caso más bien aeroestación, que es la ligereza. ¿De acuerdo? Y
aquí tenemos otro ejemplo de una estatua, una estatua. Es un, es un, a ver
que lo vea por aquí es un aguamanil, bueno en fin, es un jarro que sería
para llevar agua no nos asustemos por la frasecita. ¿De acuerdo? Es un
aguamanil que es un jarro para llevar agua que está hecho de bronce. ¿De
acuerdo? Y alguno podría pensar que es romano, no señor es medieval, ¿de
acuerdo? Es medieval, es valenciano del periodo califal. ¿De acuerdo?
Bueno, todas estas aleaciones que he citado pues se utilizan para mejorar
las propiedades mecánicas del metal básico en este caso aluminio, en este
caso hierro, en este caso el cobre pero esta de aquí es el vellón y el
vellón realmente es la moneda, es un real de vellón y el real de vellón,
el vellón no estaba hecho porque diera mejores propiedades a la plata sino
más bien simplemente para abaratar el contenido. Evidentemente esto
provocaba pues algo que sonara algo que sonara mucho que es inflación, es
decir que la gente lo sabía pesaban las monedas y si no pesaban lo que
tenía que pesar una moneda de plata pura pues decían esto no vale. Esto
no vale o si esto para que valga me tienes que dar tantas y no, me tienes
que dar unas cuantas más que esto no llega al peso. ¿De acuerdo? Bueno,
aquí podemos ver diferentes ejemplos de aleaciones. Aquí tenemos el
cobre, es demasiado maleable como para poderlo emplear como material
estructural. Sin embargo, si lo aleamos con estaño se obtiene el bronce,
que es lo bastante rígido como para poderlo emplear como material
estructural en un engranaje. El hierro le pasa al contrario, es demasiado
quebradizo para poderlo emplear como material estructural. En cambio,
aleado con... un momento, me parece que me han pasado dos. No, no, pero me
han pasado dos. El hierro, aleado con carbono o termogénico. Tenemos
acero, que es lo bastante rígido como para emplearlo como material
estructural en un edificio. Sobre todo rígido y sobre todo flexible, que
es casi más importante que la rigidez. En el caso del acero nos interesa
más que la rigidez, nos interesa que sea flexible. Aunque no tanto como
para que sea flexible, pero no maleable. Para material rígido ya tenemos
el cemento y los ladrillos que aportan una rigidez bastante importante a
los edificios. El aluminio le pasa lo mismo que el bronce. Es un material
demasiado maleable como para emplearlo como material estructural. Aquí os
he puesto como ejemplo una lámina de papel de aluminio. Bueno, que
empleamos muchas veces para envolver alimentos. Pero si nosotros lo aleamos
con cobre, obtenemos el duro aluminio y podemos hacer un plato para una
bicicleta. ¿Qué combinamos aquí? Pues lo mismo que siempre. Lo mismo de
siempre. Rigidez y ligidez. Rigidez. Me diréis, lo bastante rígido como
para formar parte de un material estructural, de un engranaje, pero no es
tan pesado como si forjáramos la misma pieza en acero. ¿De acuerdo? Y,
por ejemplo, para una bicicleta que se va a utilizar en una competición
deportiva, pues esto es enormemente importante. Es enormemente importante.
En este caso, ya no importa tanto el precio como lo que importa que aumenta
sensiblemente como la ligereza que se aporta. Tened en cuenta que una
diferencia de medio kilo en una bicicleta puede ser la diferencia entre
ganar una carrera o quedarse varios cuerpos de distancia del ganador.
Bueno. Clasificación de los metales isociales. Bueno, el hierro es el
metal que ha tenido un uso más extendido desde tiempos prehistóricos. De
hecho, hay un periodo de la prehistoria que se dice que es la edad del
hierro. Bueno, en algunos lugares del mundo era prehistórico, por ejemplo,
en Europa Occidental, pero en Mesopotamia y en Egipto ya corresponde a
épocas históricas. Ya corresponde a épocas históricas. En Mesopotamia y
en Egipto podemos encontrar que incluso la edad del bronce pertenece al
periodo histórico. ¿De acuerdo? El acero, el hierro, interviene en la
mayor parte de las aleaciones que se utilizan en la industria. Sin embargo,
el hierro y sus aleaciones no es el único metal que se ha empleado a nivel
industrial. También se han empleado aleaciones de cobre, el bronce, que no
me paro. No paro de hablar. y también últimamente de aluminio, ya os he
hablado del duraluminio. Por lo tanto hemos dividido los materiales
estructurales en dos categorías, aleaciones y metales férricos, es decir,
los que contienen hierro, y todos los demás, aleaciones y metales no
férricos. Aquí os he puesto para evitar tener que ir poniendo siempre las
mismas, pues una aleación de hierro, una acción de hierro, el acero
inoxidable, que se puede utilizar en una pica, probablemente alguno de
vosotros lo tendréis en la cocina o incluso en el baño. Y aquí tenemos
implantes de titanio. Si alguno de vosotros os ha tenido que extraer un
diente, probablemente os habrán puesto un implante de titanio. Aquí
tenemos un ejemplo de una aleación o un metal, no he conseguido encontrar
si se utiliza aleado o puro en las... en las prótesis. Aquí el hierro,
aquí el titanio estaría haciendo dos funciones, estaría haciendo dos
funciones. Una estructural, evidentemente, es lo que se tiene que
introducir en el hueso y dar soporte a la corona de implante, luego
posteriormente veis que aquí hay un pequeño agujerito, pues aquí se mete
un tornillo, aquí se mete un tornillo que el dentista, con el que el
dentista o el protésico dental nos fija la corona de implante, pero
también se utiliza porque el titanio es biocompatible. Acaba formando,
acaba integrándose dentro de la matriz ósea formando una estructura como
la que voy a tratar de dibujar aquí, que es que forma un fractal y se
introduce dentro del hueso y el hueso se introduce dentro de la estructura
y esto pues hace que sea muy difícil, hace que se integre perfectamente.
Se integra perfectamente dentro del hueso y no se mueve. ¿De acuerdo? Que
en este caso es interesante, claro. Si nos tienen que sacar el implante
porque se ha inflamado o porque se ha roto el tornillo, entonces nos
interesa más bien, en este caso tenemos un pequeño hándicap. Según los
dentistas, se puede extraer un implante dental, pero evidentemente es un
trabajo bastante complejo. ¿De acuerdo? Básicamente, lo que supongo que
harán será meter una broca de corona un poco más grande que el implante,
hacer un agujero un poco más grande, rellenar el hueso con una matriz de
hueso de vacuno liofilizado y cuando el hueso de vacuno liofilizado, cuando
se ha formado nuevo hueso a partir del hueso de vacuno liofilizado, se hace
un nuevo agujero, se introduce un nuevo implante y se deja que cicatrice. Y
cuando haya cicatrizado, pues se introduce. Se introduce la nueva corona de
implante, el nuevo tornillo y la nueva corona de implante. Espero que a
ninguno os lo tengan que hacer porque intuyo que es un trabajo bastante
complejo, caro y posiblemente doloroso. Venga, bueno, aleaciones férricas.
Las aleaciones férricas son aquellas, como su nombre indica, las que
tienen como base el hierro. Estas aleaciones se pueden dividir en aceros.
Aquí. Aquí arriba tenemos un ejemplo de una pieza hecha en acero. Fijaros
que brilla prácticamente como si fuera de plata. La plata brilla mucho
más, hay que reconocerlo. Y fundiciones. ¿De acuerdo? Aquí tenemos
piezas forjadas en acero de fundición. ¿De acuerdo? Bien. ¿Qué son los
aceros? Los aceros son aleaciones de hierro que contienen carbono en una
proporción que oscila entre un 0,008 por ciento, es decir, Y 2,11, un 2,11
por ciento. Es decir, perdón, 80, sí, 80 partes, 80 no, 8 partes por
millón. Y un 2,11 por ciento. ¿De acuerdo? Por encima de esto, por encima
de este límite, por debajo del límite, pues tenemos hierro dulce, que ya
os he dicho que podemos considerar hierro dulce, que tiene unas propiedades
mecánicas, pues francamente malas. Y por encima de este límite, del 2,11
por ciento, pues tenemos las fundiciones. Bueno, como consecuencia, el
mayor contenido en carbono, las fundiciones son más frágiles que los
aceros. Pero tienen un punto de fusión más bajo. Y por lo tanto, son más
fáciles de forjar y son más resistentes a la corrosión. Pero, claro,
contienen escamas de carburo de hierro y contienen integradas dentro de su
propia estructura escamas de carburo de hierro y, por lo tanto, esto le
hace que sean piezas difíciles de asombrar. No obstante, por ejemplo, se
utiliza sin mayor problema en el bloque de los motores. ¿De acuerdo? Las
aleaciones no férricas. Bien, las aleaciones no férricas. Las aleaciones
no férricas, a su vez, se clasifican en dos tipos de aleaciones. Las
aleaciones de densidad media y alta y las aleaciones ligeras. Las
aleaciones de densidad media y alta, pues son aleaciones que contienen
cobre, níquel y cobalto, que son metales de alta densidad. ¿De acuerdo?
Entre las aleaciones de densidad media o alta, podemos encontrar lo que le
llamamos las superaleaciones. ¿Qué tienen de particular las
superaleaciones? Pues que tienen un buen comportamiento mecánico a altas
temperaturas. ¿Y qué nos puede obligar a utilizar este tipo de
aleaciones? Pues simplemente podemos utilizarlo en el álave de una
turbina. Puede estar montada esta turbina en un motor de un avión, puede
ser un contrasentido, puesto que ya he dicho antes que en aeronáutica es
crítico el peso, pero claro, aquí tenemos que valorar si nos interesa que
aguante altas temperaturas o nos interesa que sea ligero. Tened en cuenta
que las aleaciones de baja densidad suelen contener aluminio, magnesio y
titanio, los cito un poco más abajo, y claro, estos metales tienen la pega
de que cuando los sometemos a altas temperaturas arden en la atmósfera de
la Tierra, arden en el oxígeno. Por lo tanto, sí, son muy ligeros, pero
cuando se calienta lo suficiente arden y bueno, no nos interesa que el
motor arda. Por lo tanto, se sacrifica algo de peso en favor de que aguante
altas temperaturas. En una turbina que está montada, en una turbina de
gas, que se puede utilizar en un motor de algún vehículo, por ejemplo los
tanques Abrams del agente americano llevan turbinas de gas. La razón es
simplemente que así pueden utilizar prácticamente cualquier combustible
que se echen, lo único que es necesario es que sea líquido, podrían
utilizar aceite de oliva, podrían utilizar aceite de motor, gasoil, fuel
oil, lo que nos podamos imaginar. ¿De acuerdo? Las aeraciones ligeras
están hechas de aluminio, magnesio y titanio, como ya os he comentado, y
combinan un buen comportamiento mecánico con una baja densidad. Y por lo
tanto se han venido utilizando muy intensamente en la industria
aeroespacial. En algunos casos, como en el caso del de oro-aluminio,
podemos sustituir completamente o casi completamente la estructura del
avión y construirla prácticamente y construirla toda o casi toda en duro
aluminio, por ejemplo. ¿De acuerdo? Bueno, si algunos se fijan en alguna
fotografía de algún accidente aéreo, pues verá que lo más habitual es
que el avión se incendie y los restos que quedan, pues resulta que se ha
quemado todo. ¿Precisamente por qué? Porque está hecha. ¿Por qué está
hecha? Porque los aviones están hechos de aleaciones de aluminio y el
aluminio arde en la atmósfera. Por lo tanto, si empieza a arder el
combustible, tarde o temprano, el fuego se termina transmitiendo al
fuselaje y este, pues, se quema prácticamente en su totalidad. ¿De
acuerdo? Bueno, evidentemente el recubrimiento del avión está hecho en...
Está hecho en aluminio. Está hecho en aluminio o en duro aluminio. Bueno,
¿cuáles son las características? ¿Cuál es la estructura de los
metales? Bien, las características que hemos hablado de los metales, las
características de los metales y sus aleaciones, pues se deben al enlace
metal. Pues este tipo de enlace representa la máxima compartición posible
entre dos electrones, de los electrones entre todos los átomos de la red
cristalina. Bueno, ¿qué es lo que sucede en el enlace metálico? Que ya
se habrán repetido hasta la saciedad. Pues lo que sucede es que los
orbitales de la capa de valencia se solapan unos con otros y forman una
banda de conducción. Aquí os he puesto lo que sucede, la formación de
una banda de conducción en una estructura de sodio. ¿De acuerdo? Se
superponen los orbitales de capa de valencia, el 3s y el 3p y entonces se
genera una banda de conducción que está vacía en los orbitales 3b y una
banda de valencia en los orbitales 3s. Entonces lo que sucede es que los
electrones se van bobeando cuando está submetido a una alta diferencia
potencial pues se saltan de la capa de valencia a la capa de valencia.
Entonces saltan de la capa de valencia de la banda de valencia a la banda
de conducción. ¿De acuerdo? Bueno, por otra parte, los átomos que forman
la red cristalina como los átomos que forman la red cristalina son todos
iguales entre ellos pues resulta que estas estructuras son muy resistentes
a las dislocaciones. Todas las estructuras de los metales forman un
empaquetamiento de esferas rígidas. ¿De acuerdo? Y evidentemente si...
sometemos a un esfuerzo de cizalla este metal pues entonces ¿qué pasará?
Pues evidentemente al principio tendremos una resistencia muy grande y poco
a poco la red se irá moviendo. Pero claro, al final se establecerá una
unión entre otros átomos y por lo tanto, por mucho que nosotros
intentemos ... y romper este metal, pues evidentemente nos va a costar
bastante. Necesitaremos hacer mucha fuerza para separar estas dos láminas
de metal, por ejemplo, con un esfuerzo de cifalla. ¿Cuáles son las
propiedades de los metales? Pues las propiedades de los metales, yo aquí
les voy a ser agrupado, en el dosier de la asignatura probablemente lo
tengáis de una manera diferente, pero aquí os lo he agrupado como una
consecuencia del enlace metálico, o de las diferentes, como digamos, como
consecuencia del hecho de que todos los elementos, de que todos los átomos
sean iguales y que estén unidos por un enlace metálico. Bueno, como
consecuencia de la consecuencia, la fortaleza del enlace metálico,
podríamos agrupar la densidad elevada, si el enlace es muy fuerte, los
átomos estarán muy cerca entre ellos y por lo tanto tendrán una densidad
elevada, serán muy tenaces, nos va a costar mucho romperlo, ya os he
hablado que incluso con un esfuerzo de cifalla, que es la manera más
efectiva de romper un material, pues resulta que hay que hacer bastante
fuerza y la resistencia mecánica. Pero claro, como consecuencia de tener
estructuras, formadas por átomos todos iguales, pues claro, los podemos
mover prácticamente como queramos, que esta estructura siempre se va a
reconstruir con mucha gratuidad, por lo tanto tendremos como consecuencia
de que los átomos, de que su estructura sean todos iguales, pues entonces
tendremos la ductilidad y la maleabilidad. Otra consecuencia del enlace
metálico, que en este caso es debido a que los electrones están
compartidos entre todos los átomos de la estructura, pues tendremos la
conductividad térmica, precisamente, la conductividad eléctrica y una
opacidad y brillo peculiar. Bueno, la conductividad térmica y eléctrica,
pues es evidente, los electrones se mueven por toda la estructura y van
transmitiendo el calor y la electricidad. En cambio, la opacidad y el
brillo, pues no son tan evidentes, pero claro, ¿qué es lo que sucede?
Pensad. Por ejemplo, tenemos un cristal formado por sulfato de cobre
hidratado. ¿Qué es lo que sucede? Supongo que en química inorgánica se
habrá explicado que hay, en este caso se nos forma un compuesto de campo
alto, ¿de acuerdo?, que tiene, no, esta sería de campo bajo, lo siento. A
ver, esto lo tengo que borrar. ¿Dónde está el borrador? Aquí. Aquí
tengo el borrador. Borramos esto, que me he equivocado. Los compuestos de
campo alto tienen dos electrones, perdón, tienen dos niveles en la base,
¿de acuerdo?, y tres en medio. Bueno, estos son los orbitales. Los que
están en la base son los orbitales. Los orbitales de X, los orbitales de X
y de Z, que son los que están afectados por el campo de ligandos. Y estos
son el de XI, de XZ y de YZ, que no están afectados por el campo de
ligandos. Bueno, evidentemente aquí tenemos otro par de orbitales
moleculares que no están enlazados. Bueno, pues entonces aquí tenemos. Un
electrón y cuando este complejo de cobre con agua absorbe un fotón, este
electrón salta aquí. ¿De acuerdo? Bueno, esto hace que absorba energía
en forma de radiación y como la absorbe en el color, rango rojo, es lo que
vemos la luz que refleja, que es la luz azul. ¿De acuerdo? Bueno, un
proceso muy sencillo. Vale, pero ¿qué es lo que hace la existencia de una
banda de conducción? Pues claro que si un electrón salta de la banda de
conducción a la banda de Valencia, a la banda de conducción, pues claro,
puede coger un rango de energías, es muy grande, por lo tanto no dejará
pasar la luz. No es que deje pasar una parte de la radiación y la otra no,
como hace el cristal de sulfato de cobre hidratado, sino que absorbe toda
la luz, porque absorbe toda la luz que le llega, porque el rango de
energías que puede acceder el electrón es muy amplio. Sigue estando
cuantizada, pero como absorbe tantos, pues absorbe, como puede tener, un
movimiento prácticamente libre dentro de la banda de conducción, pues
entonces puede acceder, puede absorber cualquier radiación. ¿De acuerdo?
Bueno, pues esto es, por aquí, por eso he relacionado, por la existencia
de la banda de conducción, pues he relacionado también la opacidad y el
brillo peculiar. ¿De acuerdo? Bueno, también los metales tienen un
comportamiento interesante que es el ferromagnetismo. ¿Esto de qué
depende? Pues depende simplemente de que algunos metales tienen electrones
desapareados. Los metales ferromagnéticos suelen ser el hierro, el cobalto
y el níquel, que son sensibles a los campos, que son magnetizables. Los
podemos utilizar sin ningún problema como núcleo magnético. ¿De
acuerdo? Aquí os he puesto, como ejemplo de núcleo magnético, otra vez
un motor eléctrico. ¿De acuerdo? Aquí estuve intentando poner un esquema
de un reactor nuclear de fusión, experimental, no hay ningún prototipo
funcional hoy día, ¿de acuerdo? Pero me pareció que ya era ser demasiado
ambicioso. Bueno. Estos núcleos magnéticos, pues pueden estar hechos,
suelen estar hechos de un metal ferromagnético. ¿A qué se debe el
ferromagnetismo? Pues se debe simplemente a que tiene electrones
desapareados. Volvemos otra vez a hacer la estructura del hierro. Tenemos
los cinco orbitales D. Entonces resulta que tiene seis electrones para
llenar en la última capa, en los orbitales D. Tiene seis. Lo digo. Por
ejemplo. Uno, dos, tres, cuatro, cinco y seis. Y el último que hace,
perdón, un, dos, tres, cuatro, cinco. El seis fuera. Este fuera. Y el
sexto, ¿dónde se nos pone? Pues se nos pone aquí. de tal manera que
fijaros que tenemos nada menos que 4 electrones desapareados cada electrón
es como si fuera un pequeño imán que se distribuye en los orbitales de
restantes y por eso es magnetizable y lo mismo le pasa al níquel y al
cobalto no en vano, si os fijáis en la tabla periódica el níquel y el
cobalto se encuentran en la misma familia, se encuentran agrupados perdón,
se encuentran en posiciones consecutivas a partir de allá, ¿de acuerdo?
Muy bien pasamos a lo siguiente bueno con esto acabamos uy aquí tengo una
pregunta lo siento que no me he dado cuenta antes a ver no, no ah bueno
supongo que será que alguien se ha ido bueno pasemos a los materiales
cerámicos los materiales cerámicos son materiales que están formados por
compuestos inorgánicos habitualmente silicatos y carbonatos bueno como
consecuencia de estar formados por compuestos desoxidados pues son muy
estables químicamente en la atmósfera no se pueden oxidar más ¿de
acuerdo? por eso son muy estables en contraposición el problema que nos
encontramos con los metales ¿cuál es? pues sencillamente la corrosión
tenemos problemas de corrosión continuamente en prácticamente todos los
metales incluyendo los metales nobles y alguien me puede decir, oye pero si
son nobles no se oxidan, sí señor sí que se oxidan, la plata se oxida y
tiene un potencial de reducción negativo, el cobre se oxida y tiene un
potencial de reducción negativo Que sean nobles, es decir, que tengan un
potencial de reducción negativo, únicamente quiere decir que el agua no
los puede oxidar. El protón no los puede oxidar. ¿De acuerdo? Pero nada
impide que lo oxide un ácido oxidante o que los oxide incluso el oxígeno
de la atmósfera. Si alguien tiene alguna joya, una medalla, un anillo
hecho de plata, pues se puede fijar que se recubre de una pátina de color
negro. Eso es óxido de plata. ¿Y qué es lo que provoca la oxidación de
la plata? Pues evidentemente el oxígeno. En el caso del oro, para
conseguir oxidar el oro, que también se puede hacer, pues tenemos que
utilizar... Podemos utilizar procesos más complejos. Podemos oxidarlo
directamente. Podemos ayudar a la oxidación con una corriente eléctrica.
Podemos utilizar el agua regia, que es una combinación de ácido
clorhídrico y nítrico en una proporción de 3 a 1. A proporción...
Aprovechamos la capacidad de complejación del cloro con el poder oxidante
del nitrato o directamente nos podemos ir a oxidarlo directamente con cloro
puro. ¿De acuerdo? Bueno. La sustancia, en cambio, nada de esto nos
encontramos con los materiales cerámicos, puesto que están completamente
oxidados, no están reducidos como los metales, pues entonces son estables
químicamente en la atmósfera. Bueno, estas sustancias forman sólidos
formados por enlaces iónicos y covalentes. Lo que hace que sean materiales
de gran dureza. Sin embargo, como están formados por elementos diferentes,
pues resulta ser frágiles. Si una vez dislocamos la red cristalina, es
prácticamente imposible, bueno, alguna casualidad podría suceder, pero es
muy poco probable. ¿De acuerdo? Volver a reconstruirla sin destruir
completamente, sin destruir la estructura completamente. Por ejemplo, se
nos rompe una lámina de vidrio. Pues, ¿cómo podemos volverla a unir?
Pues nada queda más remedio que volver a fundir el vidrio. ¿De acuerdo? Y
ponerla luego, pues, esa lámina de vidrio la podemos poner como una luna
para proteger una luz. Para proteger una mesa, hoy día ya no se utiliza
tanto, antiguamente se utilizaba mucho. O como un parabrisas para un
vehículo o simplemente como una luna para cubrir un cuadro. Cubrir y
proteger un cuadro, contiene un dibujo, una fotografía, un lienzo. ¿De
acuerdo? Bueno, evidentemente esto no lo puede... Evidentemente fundir el
hierro, es verdad, el hierro, el vidrio que funde aproximadamente 800
grados Celsius, pues no está disponible. No está disponible en nuestra
casa y, por lo tanto, tendremos que utilizar el trozo de vidrio en el iglú
del reciclaje de vidrio y irnos a comprar un trozo de vidrio nuevo donde un
profesional lo ha fundido y lo ha cortado. Bueno, normalmente en las
vidrieras que podéis encontrar, En las vidrieras que podéis encontrar en
los comercios, pues lo que hacen allí simplemente es cortar el vidrio.
Hacer el vidrio pues tiene que hacerse en una fábrica distinta, puesto que
requiere instalaciones especiales y mucha energía. Bueno, pues hasta
cierto punto podemos considerar que las propiedades de los materiales
cerámicos y de los vidrios son opuestas a los de los metales. Pero esta
oposición pues les hace curiosamente ser idóneos para formar parte de
materiales compuestos en asociación con metales. Bueno, de esta manera los
materiales cerámicos son idóneos para complementarse con materiales
metálicos. Por ejemplo, aquí os he puesto esto de aquí, que es una
estructura de hormigón armado. Tenemos aquí una matriz de cemento. Ya es
un material cerámico. Y una armadura de acero. ¿De acuerdo? Bueno, aquí
combinamos la flexibilidad del acero con la resistencia del hormigón. ¿De
acuerdo? Y obtenemos una sustancia, obtenemos un material que optimiza las
propiedades de los dos. ¿De acuerdo? Lo que se busca en los materiales
compuestos no es obtener las propiedades intermedias entre uno y otro, si
fuera por eso no se utilizarían, francamente, o utilizaríamos un material
o lo utilizaríamos nosotros. Sino que lo que se busca es optimizar las
propiedades de los dos metales. Es decir, obtener una estructura el máximo
de flexible que le permita al acero y el máximo de rígida que le permita
el hormigón. Bien, las propiedades de los materiales cerámicos, pues son
consecuencia de los enlaces que los forman. Bueno, como consecuencia de la
fortaleza de los enlaces que los forman, pues tenemos que son duros,
resisten mucho la rayadura, la compresión y en general la deformación.
Son resistentes frente al desgaste, es muy difícil rayarlos, ¿de acuerdo?
Y tienen una elevada temperatura de fusión. Como consecuencia de estar
formados por átomos de diferentes elementos, pues observamos que son
frágiles. Se van a romper con facilidad cuando los sometemos a esfuerzo.
¿De acuerdo? Por ejemplo, aquí os he puesto como ejemplo un vidrio que le
ha debido dar una pedrada y se ha partido. Y aquí, pues, otro ejemplo de
otro material cerámico que es un mosaico de trincadiza. ¿De acuerdo? El
mosaico de trincadiza, pues, por ejemplo, lo utilizó Gaudí extensamente
en sus construcciones, en sus edificios. Y este en concreto, pues, es un
dragón que nos podemos encontrar en la entrada del Parque Güell de
Barcelona. ¿De acuerdo? Como consecuencia de estar formados por compuestos
oxidados, pues tienen una estabilidad química notable. No se oxidan. De
hecho, el mayor enemigo de los materiales cerámicos, por ejemplo, los
ladrillos, no es el oxígeno, sino que es el agua. El agua, el viento, el
agua y el viento que los erosionan. ¿De acuerdo? Si alguno se ha fijado,
una pared de ladrillo o una construcción en ladrillo listo que lleve mucho
tiempo en la intemperie, pues resulta que los ladrillos empiezan a
exfoliarse por aquí, por la superficie. Eso es debido a que se humedecen,
a veces el agua se congela y cuando se congela aumenta su volumen y arranca
trozos del material. ¿De acuerdo? Y como consecuencia de estar formados
por enlaces iónicos y covalentes, tiene una baja conductividad térmica y
eléctrica. Y esto unido a la elevada temperatura de fusión, estas
normas... ...nos hace que sean idóneos para construir revestimientos que
tengan que resistir altas temperaturas. Por ejemplo, una barbacoa. ¿De
acuerdo? Aquí os he puesto un ejemplo de una barbacoa, pero podría
haberos puesto el ejemplo de las baldosas refractarias que se utilizaban en
las lanzaderas espaciales... ...que están ya fuera de servicio. Y que
actualmente está probando SpaceX en su nave reutilizable, Starship. ¿De
acuerdo? No se mueve... Aquí. Bueno, ¿cómo vamos a clasificar los
materiales cerámicos? Pues son los materiales que han venido utilizándose
desde la prehistoria. ¿De acuerdo? Son materiales... ...que han venido
utilizándose desde la prehistoria. Pues esto ya nos da una idea de qué
tipo de clasificación podemos utilizar. Por ejemplo, tradicionalmente la
cerámica se ha fabricado a partir de la arcilla, que es silicato de
aluminio, cocida. A partir de la arcilla cocida, pues hemos ido fabricando
ladrillos, azulejos, piezas de loza, ¿de acuerdo? Pues aquí tenemos los
materiales, esto nos daría los materiales cerámicos tradicionales. Otra
materia cerámica tradicional, pues es el mortero, ¿de acuerdo? Que se
fabrica a partir de calcita, que es carbonata de calcio, calcinado, pasa a
ser calviva. Y entonces extraemos de ahí unos bloques de piedra, que luego
se mueren, unos bloques de piedra. Bueno, no son piedras, porque según los
geólogos me empecé a tirar piedras a la cabeza, pero de las buenas. No
son piedras, sino que son masas de material duro. ¿De acuerdo? Semejante a
la piedra, pero no es piedra, porque no es natural. Y que esto se muele, y
es lo que podemos encontrar en cualquier comercio, en sacos. Bueno, pues
esto lo mezclamos con agua y forma una pasta que se seca y que nos sirve de
pegamento para ladrillos o nos puede servir en sí mismo como material
estructural combinado con una armadura de acero. Que es el hormigón
armado. ¿De acuerdo? Bueno, a medida que hemos ido profundizando en el
conocimiento químico, pues hemos ido fabricando materiales cerámicos cada
vez más avanzados. Ejemplos, el carburo de silicio, el nitruro de silicio
y el carburo de boron. Bueno, aquí os he puesto como ejemplo, como
ejemplo, algunos que, unas piedras de amolar, unas piedras de amolar que
seguro que las habéis utilizado, pero que a nadie, a nadie yo mismo. yo
mismo me quedé sorprendido de que esto estuviera hecho en carburo de
silicio. El carburo de silicio se sintetizó como alternativa al polvo de
diamante, que evidentemente es mucho más caro. No es tan resistente al
carburo de silicio, no es tan resistente como el... No es tan resistente
como el... Como el... Perdón, como el... Como el diamante, pero es mucho
más barato. ¿De acuerdo? Bueno, estas serían las cerámicas técnicas. Y
finalmente tenemos los vidrios que están formados. Estos también, por
sílice y carbonatos de sodio y cálcio. Y tienen la particularidad de que
forman sólidos transparentes y amorfos. Atención, por mucho que le
llamemos cristal, esto de aquí no es cristal. Y aquí los... Si os
empeñase en decir cristal, pues probablemente el profesor de geología de
primero os empiece a tirar botellas de cristal. ¿De acuerdo? Los vidrios
no están ordenados, tienen una estructura amorfa. De hecho, presentan
fluencia lenta. ¿De acuerdo? Se ha observado que hay vidrieras minimales
que se... ¿Cómo diría? Hay vidrieras medievales. que son más gruesas
por la base que por la parte de arriba. ¿Y esto por qué es? Porque a lo
largo de los años, de los centenares de años que están instaladas, pues
han ido cayendo poco a poco. Evidentemente nadie piense que es como un
trozo de plástico que lo fundimos y empieza a caer sin control, pero sí
que es verdad que presentan fluencia veta. No nos damos cuenta en una
botella de vidrio que podamos tener en casa o en el laboratorio, un matraz
que tengamos en el laboratorio, pero sí que nos podemos dar cuenta a lo
largo de una vidriera que está en el mismo sitio año tras año y en la
misma posición. Pasemos a los materiales poliméricos. Bueno, estos fueron
los últimos materiales en añadirse al conjunto de materiales empleados.
En la industria. ¿De acuerdo? ¿Cómo están hechos? Pues están formados
por sustancias orgánicas que forman largas cadenas de átomos de carbón.
Y estas cadenas, de longitud prácticamente infinita, pues se obtienen
uniendo entre sí compuestos que están formados por moléculas más
pequeñas, que les llamamos monómeros. Las unidades de monómero, pues se
van repitiendo una y otra vez a lo largo de la cadena de combustible. El
polímero, con lo que se consigue una molécula de longitud prácticamente
infinita. Bueno, evidentemente al infinito no vamos a llegar. Como muchas
veces digo, no hay ni tiempo, uy, que aparezcan mis dedos, a ver, ni
tiempo, ni dinero, ni ganas para llegar al infinito. Bueno. Estas unidades
de monómero que se van repitiendo es lo que llamamos unidad constitucional
repetitiva. Así que os he puesto los ejemplos del polipropileno, ¿de
acuerdo? Esta sería la unidad constitucional repetitiva y aquí tenemos el
tereztalato, el polietilén tereztalato que este está formado por dos
copolímeros. Este sería un polímero de condensación y este sería un
polímero de adición. ¿De acuerdo? Es de condensación porque la
formación, la reacción de formación del polímero nos expulsa una
molécula de otra sustancia ligera que es el agua. En el caso de los
poliuretanos lo que se desprende es dióxido de carbono. ¿De acuerdo?
Bueno, pues resulta que como este hay dos, la unidad constitucional
repetitiva que es uno u otro. ¿De acuerdo señor? No señor, ni uno ni
otro, es todo esto. Esta es la unidad constitucional repetitiva, es la
unión de los dos copolímeros, de los dos comunómeros. ¿De acuerdo?
Bueno, ¿cómo vamos a clasificar los polímeros? Los polímeros los
podemos clasificar de diversas maneras. Los podemos clasificar por la
reacción que los forma. De esta forma tendríamos polímeros de adición,
que son los polímeros, en los que la reacción de formación no desprende
ninguna otra sustancia aparte del propio polímero. Los polímeros de
condensación, que son los polímeros en los que la reacción desprende
otras sustancias de bajo peso molecular, como son el agua o el dióxido de
carbono, el agua en el caso de los poliésteres y poliamidas o dióxido de
carbono en el caso de los poliuretanos. Bueno, también podemos clasificar
los polímeros por su estabilidad térmica. Así los podríamos clasificar
en polímeros termoestables que forman un sólido reticulado donde no
existen las moléculas individuales y por tanto se destruye antes de fundir
y los polímeros termoplásticos. La estructura de los polímeros
termoplásticos está formada por moléculas individuales de polímero y
por lo tanto pueden fundir antes de destruirse. Finalmente tendríamos los
elastómeros que corresponden a una clasificación técnica. Los
elastómeros son polímeros de adición, como el látex, que es el policis
isopreno o el caucho de butadieno, que sería otro polímero de adición o
también de condensación, como el caucho de estirino-butadieno. ¿De
acuerdo? ¿Qué tienen en común estas sustancias, en principio tan
diferentes? Pues lo que tienen en común es la particularidad de ser
elásticos. ¿De acuerdo? Aquí os he puesto diferentes ejemplos de
materiales poliméricos. Aquí tenemos la fórmica, una resina
termoestable, un hilo de polipropileno, que es un polímero termoplástico
y aquí una rueda. Un neumático de vehículo, un neumático de coche, que
suele estar formado por elastómeros. Aquí no me atrevería yo a decir que
está hecho de látex, porque evidentemente contiene látex, pero los
neumáticos suelen ser una mezcla bastante compleja de diferentes
elastómeros. Podemos encontrarnos el látex, que es caro, hay que
reconocerlo, aunque es un producto natural, es caro. El calcio de
butadieno, que se puede sintetizar directamente a partir del petróleo, a
partir del butadieno, ¿de acuerdo? O que es un poco más barato, o un
calcio de estirino butadieno, que también es notablemente más barato.
Bueno, y aquí nos ha dado una hora, no ha llegado al final de la
presentación, la completaré en los próximos días y la colgaré en el
curso, así como la grabación. Espero que os haya sido de utilidad, aunque
no hayamos completado toda la presentación. La guardaré con dos formatos.
Uno, este que habéis visto aquí, pero no en PDF. No en PDF, sino en un
formato de presentación de Office, que podréis editar. Y otro con un
fondo blanco, que está pensado para que lo podáis imprimir gastando el
mínimo de tinta posible. Esto no lo intentéis imprimir, porque vais a
gastar una barbaridad de tinta. Esperaros a que os ponga la versión
imprimible, que no contendrá prácticamente ningún... No contendrá más
que blanco y negro, y evidentemente los colores de las fotografías. Espero
que os haya sido de utilidad. De nada para todos. Venga, y con esto
terminamos la tutoría de hoy. Luego... Venga, vamos a parar. A ver lo que
tarda en pararse.