Investigación sobre los enlaces entre átomos y moléculas.

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Las estructuras amorfas son aquellas que tienen una forma no cristalina en su estado sólido, como por ejemplo el vidrio, caucho y muchos tipos de plásticos. Estas estructuras poseen partículas que conforman un sólido que carecen de una estructura ordena, por lo que carecen de formas bien definidas. La mayoría de los sólidos amorfos son mezclas de moléculas que no se pueden apilar bien y la otra parte de los sólidos amorfos se compone de moléculas grandes y complejas. Los metales pueden llegar a ser amorfos, esto si la rapidez de enfriamiento durante su paso líquido a solido es lo suficientemente rápida como para inhibir que los átomos se acomoden por sí mismos. Dos características relacionada con los materiales no cristalinos de los cristalinos es la ausencia de un origen de largo alcance en la estructura molecular de un material no cristalino y las diferencias entre las características de la fusión y la expansión térmica.

Los cristales pueden ser capaces de deformarse, unos con mayor facilidad que otros, esto ocurre cuando el esfuerzo que alcanza un valor alto en relación con las fuerzas electrostáticas que mantienen a los átomos en su lugar dentro de la red y esto provoca un cambio permanente en la forma. Existen diversos tipos de deformaciones tal es el caso de la elástica, que recibe este nombre, debido a que cuando un cristal se sujeta a fuerzas mecánicas que se incrementan en forma gradual, su respuesta inicial es deformarse del modo elástico, provocando a su estructura de red un alargamiento sin que haya cambios en la posición de los átomos en dicha red. El deslizamiento implica el movimiento relativo de los átomos en los lados opuestos de un plano de la red, a esto se le conoce como plano de deslizamiento. Las dislocaciones son muy importantes, ya que sirven para facilitar el movimiento en los metales. Otra forma de deformación se existe es el maclado, que se conoce como la otra forma en que los cristales metálicos se deforman plásticamente y esto ocurre cuando el mecanismo de deformación plástica en el que los átomos en un lado del plano cambian, para formar una imagen de espejo en el otro lado del plano.

Los bloques de metal contienen millones de cristales individuales mejores conocido como granos. Cada uno de estos posee su propia orientación de red única, por otra parte en forma colectiva los granos se orientan aleatoriamente dentro del bloque. Su tamaño en los bloques metálicos está determinado, entre otros factores por el número de sitios de formación de núcleos en el material fundido y por la rapidez de enfriamiento de la masa. El límite de grano consiste en una zona de transición, con espesor de unos cuantos átomos, en la que los átomos no están alineados con ningún grano. El tamaño de grano es muy importante, debido a que afecta las propiedades mecánicas de los metales. Cuando el tamaño de los granos es pequeño posee una resistencia y dureza más grande, por lo que normalmente es mejor un tamaño menor. Otra cosa que influye en las propiedades mecánicas es la presencia de límites de grano en el metal, ya que interrumpen el movimiento continuo de las dislocaciones, cuando se interfiere con el movimiento de dislocación, los límites de los granos también contribuyen con la propiedad característica de un metal de hacerse más fuerte a medida que se deforma.

Los materiales más importantes en la ingeniería son los metales, cerámicos y polímeros. 1) El metal es un material de estado sólido y con estructuras cristalinas, y sus átomos se mantienen unidos por medio de un enlace metálico, por lo que sus electrones de valencia se mueven con mayor libertad, además con ayuda de los enlaces logran crear una fuerza en los metales. 2) Los cerámicos poseen enlace iónicos y covalentes o en algunos casos ambos, este material se caracteriza por tener una estructura cristalina o no cristalina, pero en su mayoría es cristalina. 3) Los polímeros consisten en carbono con uno o más elementos tales como el hidrogeno, nitrógeno, oxígeno y cloro, estos contienen muchos mero que forman moléculas grande que se mantienen unidas por medio de enlaces covalentes.

En conclusión podemos ver como los materiales de la manufactura a simple vista pueden parecer muy simples, pero por dentro poseen una estructura diferente dependiendo el tipo de material, para poder entender estos y para poder emplearlos se necesita conocer sus características, su división, como se deben emplear y por qué su estructura es así. Además debemos conocer cómo se forman estos materiales desde sus átomos, sus enlaces, su estructura, ya que esto nos ayudara a comprender su estructura para poder realizar procesos como aleaciones, ensamble, etc. Por otra parte para poder combinar ciertos materiales y conocer como estos reaccionarían ayudando o afectando es necesario conocer desde como los átomos y moléculas de los materiales se organizan y sobre todo conocer si su estructura es cristalina o no cristalina, ademas es clave conocer de gran manera los elementos más esenciales de la ingeniería, debido a que cada material adopta una forma en particular, ya que es imposible trabajar con algo que no se conoce.

Referencias:

Mikell, P. (2007) Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas. Editorial McGraaw-Hill (España).