Nick Connor

La ciencia e ingeniería de materiales es una rama de estudio interdisciplinar y muy importante, que se ocupa del diseño y descubrimiento de nuevos materiales, particularmente sólidos. La ciencia de los materiales es una de las formas más antiguas de ingeniería y ciencia aplicada y el material elegido en una época determinada suele ser un punto definitorio (por ejemplo, la Edad de Piedra, la Edad del Bronce, la Edad del Hierro). Los orígenes intelectuales de la ciencia de los materiales se remontan a la Ilustración, cuando los investigadores comenzaron a utilizar el pensamiento analítico de la química, la física y la ingeniería para comprender las observaciones fenomenológicas antiguas en la metalurgia y la mineralogía. A veces es útil subdividir la disciplina de la ciencia y la ingeniería de materiales en ciencia de materiales ysubdisciplinas de ingeniería de materiales . La disciplina de la ciencia de los materiales implica investigar las relaciones que existen entre las estructuras y propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales, sobre la base de estas correlaciones estructura-propiedad, diseña o diseña la estructura de un material para producir un conjunto predeterminado de propiedades.

Desde una perspectiva funcional, el papel de un científico de materiales es desarrollar o sintetizar nuevos materiales, mientras que un ingeniero de materiales debe crear nuevos productos o sistemas utilizando materiales existentes y desarrollar técnicas para procesar materiales.

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La base de la ciencia de los materiales consiste en estudiar la estructura de los materiales y relacionarlos con sus propiedades (mecánicas, eléctricas, etc.). Una vez que un científico de materiales conoce esta correlación estructura-propiedad, puede pasar a estudiar el rendimiento relativo de un material en una aplicación determinada. Los principales determinantes de la estructura de un material y, por tanto, de sus propiedades son sus elementos químicos constituyentes y la forma en que se ha procesado hasta su forma final.

Material

Un material se define como una sustancia (la mayoría de las veces un sólido, pero se pueden incluir otras fases condensadas) que está destinado a ser utilizado para ciertas aplicaciones. Hay una gran variedad de materiales a nuestro alrededor: se pueden encontrar en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. Sobre la base de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:

• Metales (elementos metálicos),
• Cerámica (compuestos entre elementos metálicos y no metálicos),
• Polímeros (compuestos compuestos por carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos).

Además, los materiales compuestos se componen de al menos dos tipos de materiales diferentes. Los materiales nuevos y avanzados que se están desarrollando incluyen nanomateriales, biomateriales y materiales energéticos, por nombrar algunos.

Materiales para Ingeniería Nuclear

La comprensión de la ciencia de los materiales es esencial para que el personal de la planta de energía comprenda por qué se seleccionó un material para ciertas aplicaciones dentro de sus instalaciones. Casi todos los procesos que tienen lugar en las instalaciones nucleares implican el uso de metales especializados. Es necesario un conocimiento básico de la ciencia de los materiales para que los operadores de instalaciones nucleares, el personal de mantenimiento y el personal técnico operen y mantengan de manera segura la instalación y los sistemas de apoyo de la instalación. Nuestro objetivo aquí será introducir  la ingeniería  de materiales de  reactores nucleares . El conocimiento de las propiedades termofísicas y nucleares de los materiales es fundamental para el diseño de centrales nucleares.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: entender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Ingeniería nuclear

Un material se define como una sustancia (la mayoría de las veces un sólido, pero se pueden incluir otras fases condensadas) que está destinado a ser utilizado para ciertas aplicaciones. Hay una gran variedad de materiales a nuestro alrededor: se pueden encontrar en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. Sobre la base de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:

• Metales (elementos metálicos),
• Cerámica (compuestos entre elementos metálicos y no metálicos),
• Polímeros (compuestos compuestos por carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos).

Además, los materiales compuestos se componen de al menos dos tipos de materiales diferentes. Los materiales nuevos y avanzados que se están desarrollando incluyen nanomateriales, biomateriales y materiales energéticos, por nombrar algunos.

Materiales para Ingeniería Nuclear

La comprensión de la ciencia de los materiales es esencial para que el personal de la planta de energía comprenda por qué se seleccionó un material para ciertas aplicaciones dentro de sus instalaciones. Casi todos los procesos que tienen lugar en las instalaciones nucleares implican el uso de metales especializados. Es necesario un conocimiento básico de la ciencia de los materiales para que los operadores de instalaciones nucleares, el personal de mantenimiento y el personal técnico operen y mantengan de manera segura la instalación y los sistemas de apoyo de la instalación. Nuestro objetivo aquí será introducir  la ingeniería  de materiales de  reactores nucleares . El conocimiento de las propiedades termofísicas y nucleares de los materiales es fundamental para el diseño de centrales nucleares.

Clasificación de materiales

Un material se define como una sustancia (la mayoría de las veces un sólido, pero se pueden incluir otras fases condensadas) que está destinado a ser utilizado para ciertas aplicaciones. Hay una gran variedad de materiales a nuestro alrededor: se pueden encontrar en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. Sobre la base de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:

• 

  Metales . El metal es un material (generalmente sólido) que comprende uno o más elementos metálicos (p. Ej., Hierro, aluminio, cobre, cromo, titanio, oro, níquel) y, a menudo, también elementos no metálicos (p. Ej., Carbono, nitrógeno, oxígeno) en cantidades relativamente pequeñas. . La característica única de los metales en lo que respecta a su estructura es la presencia de portadores de carga, específicamente electrones . Esta característica viene dada por la naturaleza del enlace metálico . En el enlace metálico, los átomos no comparten ni intercambian electrones para unirse. En cambio, muchos electrones (aproximadamente uno por cada átomo) tienen más o menos libertad para moverse por todo el metal, de modo que cada electrón puede interactuar con muchos de los átomos fijos. Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se originan enel hecho de que sus electrones externos están deslocalizados .
• Cerámica . Una cerámica es un material sólido que comprende un compuesto inorgánico de átomos metálicos, no metálicos o metaloides que se mantienen principalmente en enlaces iónicos y covalentes. Los ejemplos más comunes son la loza, la porcelana y el ladrillo. En la industria nuclear, el dióxido de uranio es un compuesto de uranio refractario cerámico, en muchos casos utilizado como combustible nuclear.
• Polímeros . Los polímeros son compuestos (macromoléculas) compuestos de carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos. Los polímeros van desde plásticos sintéticos familiares como el poliestireno hasta biopolímeros naturales como el ADN y las proteínas que son fundamentales para la estructura y función biológicas. Algunos polímeros comunes y familiares son polietileno (PE), nailon, policarbonato (PC), poliestireno (PS) y caucho de silicona.

Además, los materiales compuestos se componen de al menos dos tipos de materiales diferentes. Otra categoría de materiales son los materiales avanzados que se utilizan en aplicaciones de alta tecnología, que incluyen:

• Semiconductores . En general, los semiconductores son materiales, inorgánicos u orgánicos, que tienen la capacidad de controlar su conducción en función de la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. El nombre semiconductor proviene del hecho de que estos materiales tienen una conductividad eléctrica entre la de un metal, como el cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio.
• Biomateriales . En general, un biomaterial es cualquier sustancia que ha sido diseñada para interactuar con sistemas biológicos con fines médicos. Estos materiales no deben producir sustancias tóxicas y deben ser compatibles con los tejidos corporales (es decir, no deben causar reacciones biológicas adversas).
• Materiales inteligentes . Los materiales inteligentes son materiales que detectan y responden a los cambios en sus entornos de maneras predeterminadas.
• Los nanomateriales son materiales que tienen características estructurales del orden de un nanómetro, algunas de las cuales pueden diseñarse a nivel atómico / molecular.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: entender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Ciencia de los materiales

La comprensión de la ciencia de los materiales es esencial para que el personal de la planta de energía comprenda por qué se seleccionó un material para ciertas aplicaciones dentro de sus instalaciones. Casi todos los procesos que tienen lugar en las instalaciones nucleares implican el uso de metales especializados. Es necesario un conocimiento básico de la ciencia de los materiales para que los operadores de instalaciones nucleares, el personal de mantenimiento y el personal técnico operen y mantengan de manera segura la instalación y los sistemas de apoyo de la instalación. Nuestro objetivo aquí será introducir  la ingeniería  de materiales de  reactores nucleares . El conocimiento de las propiedades termofísicas y nucleares de los materiales es fundamental para el diseño de centrales nucleares.

Clasificación de materiales

Un material se define como una sustancia (la mayoría de las veces un sólido, pero se pueden incluir otras fases condensadas) que está destinado a ser utilizado para ciertas aplicaciones. Hay una gran variedad de materiales a nuestro alrededor: se pueden encontrar en cualquier cosa, desde edificios hasta naves espaciales. Sobre la base de la química y la estructura atómica, los materiales se clasifican en tres categorías generales:

• 

  Metales . El metal es un material (generalmente sólido) que comprende uno o más elementos metálicos (p. Ej., Hierro, aluminio, cobre, cromo, titanio, oro, níquel) y, a menudo, también elementos no metálicos (p. Ej., Carbono, nitrógeno, oxígeno) en cantidades relativamente pequeñas. . La característica única de los metales en lo que respecta a su estructura es la presencia de portadores de carga, específicamente electrones . Esta característica viene dada por la naturaleza del enlace metálico . En el enlace metálico, los átomos no comparten ni intercambian electrones para unirse. En cambio, muchos electrones (aproximadamente uno por cada átomo) tienen más o menos libertad para moverse por todo el metal, de modo que cada electrón puede interactuar con muchos de los átomos fijos. Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se originan enel hecho de que sus electrones externos están deslocalizados .

• Cerámica . Una cerámica es un material sólido que comprende un compuesto inorgánico de átomos metálicos, no metálicos o metaloides que se mantienen principalmente en enlaces iónicos y covalentes. Los ejemplos más comunes son la loza, la porcelana y el ladrillo. En la industria nuclear, el dióxido de uranio es un compuesto de uranio refractario cerámico, en muchos casos utilizado como combustible nuclear.
• Polímeros . Los polímeros son compuestos (macromoléculas) compuestos de carbono, hidrógeno y otros elementos no metálicos. Los polímeros van desde plásticos sintéticos familiares como el poliestireno hasta biopolímeros naturales como el ADN y las proteínas que son fundamentales para la estructura y función biológicas. Algunos polímeros comunes y familiares son polietileno (PE), nailon, policarbonato (PC), poliestireno (PS) y caucho de silicona.

Además, los materiales compuestos se componen de al menos dos tipos de materiales diferentes. Otra categoría de materiales son los materiales avanzados que se utilizan en aplicaciones de alta tecnología, que incluyen:

• Semiconductores . En general, los semiconductores son materiales, inorgánicos u orgánicos, que tienen la capacidad de controlar su conducción en función de la estructura química, la temperatura, la iluminación y la presencia de dopantes. El nombre semiconductor proviene del hecho de que estos materiales tienen una conductividad eléctrica entre la de un metal, como el cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio.
• Biomateriales . En general, un biomaterial es cualquier sustancia que ha sido diseñada para interactuar con sistemas biológicos con fines médicos. Estos materiales no deben producir sustancias tóxicas y deben ser compatibles con los tejidos corporales (es decir, no deben causar reacciones biológicas adversas).
• Materiales inteligentes . Los materiales inteligentes son materiales que detectan y responden a los cambios en sus entornos de maneras predeterminadas.
• Los nanomateriales son materiales que tienen características estructurales del orden de un nanómetro, algunas de las cuales pueden diseñarse a nivel atómico / molecular.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: entender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Ciencia de los materiales

En los sólidos se encuentran tres tipos diferentes de enlaces primarios o químicos:

Enlaces intramoleculares

• Enlace iónico . Un enlace iónico es un enlace químico, en el que uno o más electrones se transfieren por completo de un átomo de un elemento al átomo del otro, y los elementos se mantienen unidos por la fuerza de atracción debida a la polaridad opuesta de la carga. Este tipo de enlace químico es típico entre elementos con una gran diferencia de electronegatividad.
• Enlace covalente . Un enlace covalente es un enlace químico formado por electrones compartidos. Los electrones de valencia se comparten cuando un átomo necesita electrones para completar su capa exterior y puede compartir esos electrones con su vecino. Los electrones son entonces parte de ambos átomos y ambas capas se llenan.
• Enlace metálico . Un enlace metálico es un enlace químico, en el que los átomos no comparten ni intercambian electrones para unirse. En cambio, muchos electrones (aproximadamente uno por cada átomo) son más o menos libres para moverse por el metal, de modo que cada electrón puede interactuar con muchos de los átomos fijos.

Enlaces intermoleculares

• Enlace molecular. Cuando los electrones de los átomos neutros pasan más tiempo en una región de su órbita, existirá una carga débil temporal. La molécula atraerá débilmente a otras moléculas. Esto a veces se denomina enlaces de van der Waals o moleculares.
• Enlace de hidrógeno . Un enlace de hidrógeno puede ser intermolecular (que ocurre entre moléculas separadas) o intramolecular (que ocurre entre partes de la misma molécula). El enlace de hidrógeno es una fuerza de atracción principalmente electrostática entre un átomo de hidrógeno (H) que está unido covalentemente a un átomo o grupo más electronegativo.

La fuerza de los enlaces químicos varía considerablemente; existen " enlaces primarios " o " enlaces fuertes " como los enlaces iónicos, covalentes y metálicos, y " enlaces débiles " o " enlaces secundarios " como las interacciones dipolo-dipolo, la fuerza de dispersión de London y el enlace de hidrógeno. En este capítulo, nos ocuparemos principalmente de los sólidos porque los sólidos son lo más importante en las aplicaciones de ingeniería de los materiales. Los líquidos y gases se mencionarán únicamente con fines comparativos. Las moléculas de los sólidos están unidas estrechamente. Cuando las atracciones son más débiles, la sustancia puede estar en forma líquida y fluir libremente. Los gases no exhiben virtualmente fuerzas de atracción entre átomos o moléculas,

El tipo de unión no solo determina qué tan bien se mantiene unido un material, sino que también determina qué propiedades microscópicas posee el material. Propiedades como la capacidad de conducir calor o corriente eléctrica están determinadas por la libertad de movimiento de los electrones. Esto depende del tipo de unión presente. El conocimiento de la estructura microscópica de un material nos permite predecir cómo se comportará ese material en determinadas condiciones.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

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Enlace químico

Un enlace químico es una atracción duradera entre estos átomos, iones o moléculas que permite la formación de compuestos químicos. El enlace puede resultar de la fuerza de atracción electrostática entre iones con carga opuesta, como en los enlaces iónicos, o mediante el intercambio de electrones, como en los enlaces covalentes. Por lo tanto, la fuerza electromagnética juega un papel importante en la determinación de las propiedades internas de la mayoría de los objetos que se encuentran en la vida diaria.

La fuerza de los enlaces químicos varía considerablemente; existen » enlaces primarios » o » enlaces fuertes » como los enlaces iónicos, covalentes y metálicos, y » enlaces débiles » o » enlaces secundarios » como las interacciones dipolo-dipolo, la fuerza de dispersión de London y el enlace de hidrógeno. En este capítulo, nos ocuparemos principalmente de los sólidos porque los sólidos son lo más importante en las aplicaciones de ingeniería de los materiales. Los líquidos y gases se mencionarán únicamente con fines comparativos. Las moléculas de los sólidos están unidas estrechamente. Cuando las atracciones son más débiles, la sustancia puede estar en forma líquida y fluir libremente. Los gases no exhiben virtualmente fuerzas de atracción entre átomos o moléculas,

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Enlace químico

Enlaces intermoleculares

Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas que median la interacción entre moléculas, incluidas las fuerzas de atracción o repulsión que actúan entre moléculas y otros tipos de partículas vecinas. Las fuerzas intermoleculares atractivas y sus enlaces resultantes se clasifican en los siguientes tipos:

• Enlace molecular. Cuando los electrones de los átomos neutros pasan más tiempo en una región de su órbita, existirá una carga débil temporal. La molécula atraerá débilmente a otras moléculas. Esto a veces se denomina enlaces de van der Waals o moleculares.
• Enlace de hidrógeno. Un enlace de hidrógeno puede ser intermolecular (que ocurre entre moléculas separadas) o intramolecular (que ocurre entre partes de la misma molécula). El enlace de hidrógeno es una fuerza de atracción principalmente electrostática entre un átomo de hidrógeno (H) que está unido covalentemente a un átomo o grupo más electronegativo.

Enlace de hidrógeno

Un enlace de hidrógeno puede ser intermolecular (que ocurre entre moléculas separadas) o intramolecular (que ocurre entre partes de la misma molécula). El enlace de hidrógeno es una fuerza de atracción principalmente electrostática entre un átomo de hidrógeno (H) que está unido covalentemente a un átomo o grupo más electronegativo.

Un hidrógeno es un claro ejemplo de interacción entre dos dipolos permanentes. La gran diferencia de electronegatividades entre el hidrógeno y el flúor , el nitrógeno y el oxígeno , junto con sus pares de electrones solitarios, provocan fuertes fuerzas electrostáticas entre las moléculas. Un ejemplo omnipresente de un enlace de hidrógeno se encuentra entre las moléculas de agua. Los enlaces de hidrógeno son responsables de los altos puntos de ebullición del agua. Cada molécula de H ₂ O tiene dos átomos de hidrógeno que pueden unirse a los átomos de oxígeno. Además, su único átomo de O puede unirse a dos átomos de hidrógeno de otros H ₂O moléculas. Por lo tanto, para el hielo sólido, cada molécula de agua participa en cuatro enlaces de hidrógeno, lo que ayuda a crear una red hexagonal abierta. El alto punto de ebullición del agua líquida se debe al alto número de enlaces de hidrógeno que puede formar cada molécula, en relación con su baja masa molecular. Debido a la dificultad de romper estos enlaces, el agua tiene un punto de ebullición, un punto de fusión y una viscosidad muy altos en comparación con otros líquidos similares no unidos por enlaces de hidrógeno.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Enlace químico

Enlaces intramoleculares

Un enlace intramolecular es cualquier enlace que une los átomos que forman una molécula o compuesto. El modelo clásico identifica tres tipos principales de enlaces químicos: iónicos, covalentes y metálicos.

• Enlace iónico . Un enlace iónico es un enlace químico, en el que uno o más electrones se transfieren por completo de un átomo de un elemento al átomo del otro, y los elementos se mantienen unidos por la fuerza de atracción debida a la polaridad opuesta de la carga. Este tipo de enlace químico es típico entre elementos con una gran diferencia de electronegatividad.
• Enlace covalente . Un enlace covalente es un enlace químico formado por electrones compartidos. Los electrones de valencia se comparten cuando un átomo necesita electrones para completar su capa exterior y puede compartir esos electrones con su vecino. Los electrones son entonces parte de ambos átomos y ambas capas se llenan.
• Enlace metálico . Un enlace metálico es un enlace químico, en el que los átomos no comparten ni intercambian electrones para unirse. En cambio, muchos electrones (aproximadamente uno por cada átomo) son más o menos libres para moverse por el metal, de modo que cada electrón puede interactuar con muchos de los átomos fijos.

Enlace iónico

Un enlace iónico es un enlace químico, en el que uno o más electrones se transfieren por completo de un átomo de un elemento al átomo del otro, y los elementos se mantienen unidos por la fuerza de atracción debida a la polaridad opuesta de la carga. Este tipo de enlace químico es típico entre elementos con una gran diferencia de electronegatividad (es decir, elementos situados en los extremos horizontales de la tabla periódica ). Un enlace iónico siempre se encuentra en compuestos compuestos por elementos metálicos y no metálicos. No existe un valor preciso que distinga los enlaces iónicos de los covalentes, pero es probable que una diferencia de electronegatividad de más de 1,7 sea iónica, mientras que una diferencia de menos de 1,7 sea covalente.

La unión iónica conduce a la separación de iones positivos y negativos. En el proceso, todos los átomos adquieren configuraciones de gas estable o inerte (es decir, capas orbitales completamente llenas) y, además, una carga eléctrica, es decir, se convierten en iones. Por ejemplo, la sal de mesa común es el cloruro de sodio. El cloruro de sodio (NaCl) es el material iónico clásico. Un átomo de sodio puede asumir la estructura electrónica del neón mediante la transferencia de su único electrón de valencia 3s a un átomo de cloro. Después de tal transferencia, el ion cloro adquiere una carga neta negativa, una configuración electrónica idéntica a la del argón; también es más grande que el átomo de cloro. Estos iones luego se atraen entre sí en una proporción de 1: 1 para formar cloruro de sodio (NaCl).

Na + Cl → Na ⁺ + Cl ^- → NaCl

Los compuestos iónicos conducen la electricidad cuando están fundidos o en solución, generalmente como un sólido. Los compuestos iónicos generalmente tienen un alto punto de fusión , dependiendo de la carga de los iones que los componen. Cuanto mayores sean las cargas, más fuertes serán las fuerzas cohesivas y mayor será el punto de fusión. También tienden a ser solubles en agua; cuanto más fuertes sean las fuerzas cohesivas, menor será la solubilidad.

Enlace covalente

Un enlace covalente es un enlace químico formado por electrones compartidos . Los electrones de valencia se comparten cuando un átomo necesita electrones para completar su capa exterior y puede compartir esos electrones con su vecino. Los electrones son entonces parte de ambos átomos y ambas capas se llenan. Estos pares de electrones se conocen como pares compartidos o pares de enlace , y el equilibrio estable de fuerzas atractivas y repulsivas entre átomos, cuando comparten electrones, se conoce como enlace covalente .

El tipo más simple y común es un enlace sencillo en el que dos átomos comparten dos electrones. Otros tipos incluyen el enlace doble (por ejemplo, H ₂ C = CH ₂ ), el enlace triple, enlaces de uno y tres electrones, enlace de dos electrones de tres centros y enlace de cuatro electrones de tres centros.

La covalencia es máxima entre átomos de electronegatividades similares . Por lo tanto, el enlace covalente no requiere necesariamente que los dos átomos sean de los mismos elementos, solo que tengan una electronegatividad comparable (es decir, elementos que se encuentran cerca uno del otro en la tabla periódica ). No existe un valor preciso que distinga los enlaces iónicos de los covalentes, pero es probable que una diferencia de electronegatividad de más de 1,7 sea iónica, mientras que una diferencia de menos de 1,7 sea covalente.

Enlace metálico

Un enlace metálico es un enlace químico, en el que los átomos no comparten ni intercambian electrones para unirse. En cambio, muchos electrones (aproximadamente uno por cada átomo) son más o menos libres para moverse por el metal, de modo que cada electrón puede interactuar con muchos de los átomos fijos. Los electrones libres protegen los núcleos de iones cargados positivamente de las fuerzas electrostáticas mutuamente repulsivas que de otro modo se ejercerían entre sí; en consecuencia, el enlace metálico es de carácter no direccional. La unión metálica se encuentra en metales y sus aleaciones. El libre movimiento o deslocalización de los electrones enlazados conduce a propiedades metálicas clásicas como el brillo (reflectividad de la luz superficial), conductividad eléctrica y térmica , ductilidad y alta resistencia a la tracción.

El metal es un material (generalmente sólido) que comprende uno o más elementos metálicos (p. Ej., Hierro, aluminio, cobre, cromo, titanio, oro, níquel) y, a menudo, también elementos no metálicos (p. Ej., Carbono, nitrógeno, oxígeno) en cantidades relativamente pequeñas. . La característica única de los metales en lo que respecta a su estructura es la presencia de portadores de carga, específicamente electrones . Esta característica viene dada por la naturaleza del enlace metálico. Las conductividades eléctricas y térmicas de los metales se originan por el hecho de que sus electrones externos están deslocalizados .

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Enlace químico

Un enlace químico es una atracción duradera entre estos átomos, iones o moléculas que permite la formación de compuestos químicos. El enlace puede resultar de la fuerza de atracción electrostática entre iones con carga opuesta, como en los enlaces iónicos, o mediante el intercambio de electrones, como en los enlaces covalentes. Por lo tanto, la fuerza electromagnética juega un papel importante en la determinación de las propiedades internas de la mayoría de los objetos que se encuentran en la vida diaria.

Enlace covalente

Un enlace covalente es un enlace químico formado por electrones compartidos . Los electrones de valencia se comparten cuando un átomo necesita electrones para completar su capa exterior y puede compartir esos electrones con su vecino. Los electrones son entonces parte de ambos átomos y ambas capas se llenan. Estos pares de electrones se conocen como pares compartidos o pares de enlace , y el equilibrio estable de fuerzas atractivas y repulsivas entre átomos, cuando comparten electrones, se conoce como enlace covalente .

El tipo más simple y común es un enlace sencillo en el que dos átomos comparten dos electrones. Otros tipos incluyen el enlace doble (por ejemplo, H ₂ C = CH ₂ ), el enlace triple, enlaces de uno y tres electrones, enlace de dos electrones de tres centros y enlace de cuatro electrones de tres centros.

La covalencia es máxima entre átomos de electronegatividades similares . Por lo tanto, el enlace covalente no requiere necesariamente que los dos átomos sean de los mismos elementos, solo que tengan una electronegatividad comparable (es decir, elementos que se encuentran cerca uno del otro en la tabla periódica ). No existe un valor preciso que distinga los enlaces iónicos de los covalentes, pero es probable que una diferencia de electronegatividad de más de 1,7 sea iónica, mientras que una diferencia de menos de 1,7 sea covalente.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Enlace químico

Un enlace químico es una atracción duradera entre estos átomos, iones o moléculas que permite la formación de compuestos químicos. El enlace puede resultar de la fuerza de atracción electrostática entre iones con carga opuesta, como en los enlaces iónicos, o mediante el intercambio de electrones, como en los enlaces covalentes. Por lo tanto, la fuerza electromagnética juega un papel importante en la determinación de las propiedades internas de la mayoría de los objetos que se encuentran en la vida diaria.

Enlace iónico

Un enlace iónico es un enlace químico, en el que uno o más electrones se transfieren por completo de un átomo de un elemento al átomo del otro, y los elementos se mantienen unidos por la fuerza de atracción debida a la polaridad opuesta de la carga. Este tipo de enlace químico es típico entre elementos con una gran diferencia de electronegatividad (es decir, elementos situados en los extremos horizontales de la tabla periódica ). Un enlace iónico siempre se encuentra en compuestos compuestos por elementos metálicos y no metálicos. No existe un valor preciso que distinga los enlaces iónicos de los covalentes, pero es probable que una diferencia de electronegatividad de más de 1,7 sea iónica, mientras que una diferencia de menos de 1,7 sea covalente.

La unión iónica conduce a la separación de iones positivos y negativos. En el proceso, todos los átomos adquieren configuraciones de gas estable o inerte (es decir, capas orbitales completamente llenas) y, además, una carga eléctrica, es decir, se convierten en iones. Por ejemplo, la sal de mesa común es el cloruro de sodio. El cloruro de sodio (NaCl) es el material iónico clásico. Un átomo de sodio puede asumir la estructura electrónica del neón mediante la transferencia de su único electrón de valencia 3s a un átomo de cloro. Después de tal transferencia, el ion cloro adquiere una carga neta negativa, una configuración electrónica idéntica a la del argón; también es más grande que el átomo de cloro. Estos iones luego se atraen entre sí en una proporción de 1: 1 para formar cloruro de sodio (NaCl).

Na + Cl → Na ⁺ + Cl ^– → NaCl

Los compuestos iónicos conducen la electricidad cuando están fundidos o en solución, generalmente como un sólido. Los compuestos iónicos generalmente tienen un alto punto de fusión , dependiendo de la carga de los iones que los componen. Cuanto mayores sean las cargas, más fuertes serán las fuerzas cohesivas y mayor será el punto de fusión. También tienden a ser solubles en agua; cuanto más fuertes sean las fuerzas cohesivas, menor será la solubilidad.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Enlace químico

Un enlace químico es una atracción duradera entre estos átomos, iones o moléculas que permite la formación de compuestos químicos. El enlace puede resultar de la fuerza de atracción electrostática entre iones con carga opuesta, como en los enlaces iónicos, o mediante el intercambio de electrones, como en los enlaces covalentes. Por lo tanto, la fuerza electromagnética juega un papel importante en la determinación de las propiedades internas de la mayoría de los objetos que se encuentran en la vida diaria.

Enlace de hidrógeno

Un enlace de hidrógeno puede ser intermolecular (que ocurre entre moléculas separadas) o intramolecular (que ocurre entre partes de la misma molécula). El enlace de hidrógeno es una fuerza de atracción principalmente electrostática entre un átomo de hidrógeno (H) que está unido covalentemente a un átomo o grupo más electronegativo.

Un hidrógeno es un claro ejemplo de interacción entre dos dipolos permanentes. La gran diferencia de electronegatividades entre el hidrógeno y el flúor , el nitrógeno y el oxígeno , junto con sus pares de electrones solitarios, provocan fuertes fuerzas electrostáticas entre las moléculas. Un ejemplo omnipresente de un enlace de hidrógeno se encuentra entre las moléculas de agua. Los enlaces de hidrógeno son responsables de los altos puntos de ebullición del agua. Cada molécula de H ₂ O tiene dos átomos de hidrógeno que pueden unirse a los átomos de oxígeno. Además, su único átomo de O puede unirse a dos átomos de hidrógeno de otros H ₂O moléculas. Por lo tanto, para el hielo sólido, cada molécula de agua participa en cuatro enlaces de hidrógeno, lo que ayuda a crear una red hexagonal abierta. El alto punto de ebullición del agua líquida se debe al alto número de enlaces de hidrógeno que puede formar cada molécula, en relación con su baja masa molecular. Debido a la dificultad de romper estos enlaces, el agua tiene un punto de ebullición, un punto de fusión y una viscosidad muy altos en comparación con otros líquidos similares no unidos por enlaces de hidrógeno.

1. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 1 y 2. Enero de 1993.
2. Departamento de Energía de EE. UU., Ciencia de Materiales. DOE Fundamentals Handbook, Volumen 2 y 2. Enero de 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Ciencia e Ingeniería de Materiales: Introducción 9ª Edición, Wiley; 9a edición (4 de diciembre de 2013), ISBN-13: 978-1118324578.
4. Eberhart, Mark (2003). Por qué se rompen las cosas: comprender el mundo a través de la forma en que se desmorona. Armonía. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introducción a la Termodinámica de Materiales (4ª ed.). Taylor y Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. y Mancini, HL (2004). Introducción a la ciencia de los materiales. Prensa de la Universidad de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Materiales: ingeniería, ciencia, procesamiento y diseño (1ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introducción a la ingeniería nuclear, 3d ed., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.

Véase más arriba:

Enlace químico