Elements, Compostos i Materials: Guia de Conceptes Clau

Conceptes Fonamentals de Química

Elements Químics

Els elements químics són substàncies pures que no es poden descompondre en cap altra substància pura més senzilla mitjançant mètodes químics.

• L'any 2008 es coneixien 116 elements.
• Només 90 es troben a la natura; la resta són artificials.

Exemples d'Elements i Descobriment

• Carboni (C)
• Titani (Ti)

Taula Periòdica (TP): 1869 - Dimitri Ivánovich Mendeléiev.

Compostos Químics

Un compost és una substància formada per la combinació de dos o més elements diferents de la taula periòdica. Els compostos són representats per una fórmula química.

Per exemple:

• L'aigua (H₂O) està constituïda per dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen.
• Diòxid de Carboni (CO₂)

Aliatges

Un aliatge és una mescla homogènia de dos o més elements, dels quals com a mínim un ha de ser un metall. S'elabora per millorar propietats físiques amb l'objectiu de formar substàncies noves per a diferents funcions.

Exemples d'aliatges o components habituals:

• Bronze
• Alumini
• Zinc
• Fòsfor

Classificació dels Materials

Els materials es poden classificar segons el seu origen:

Materials Naturals

S’obtenen directament de la natura.

Materials Transformats

S’obtenen transformant algun material natural o mesclant-ne uns quants.

Materials Artificials o Sintètics

S’obtenen com a resultat de processos químics o físics.

Materials Reciclats

S’obtenen a partir d’objectes fets prèviament del mateix material.

Propietats Físiques i Químiques dels Materials

Les propietats dels materials determinen la seva aplicació:

• Propietats Mecàniques: Densitat, duresa, tenacitat, ductilitat, fragilitat, mal·leabilitat, elasticitat, plasticitat, i resistència a les forces de compressió, tracció, torsió i flexió.
• Propietats Tèrmiques: Temperatura de fusió, conductivitat tèrmica, capacitat de dilatació, calor específica.
• Propietats Químiques: Resistència a la corrosió.
• Propietats Acústiques: Conductivitat del so.
• Propietats Òptiques: Color, transparència, reflexivitat, índex de refracció, brillantor, fluorescència, capacitat de manipulació de la llum.
• Propietats Elèctriques: Conductivitat.
• Propietats Magnètiques: Magnetisme.

Els Plàstics i els Polímers

El cel·luloide va ser el primer material sintètic creat per l’home. La baquelita és el primer sintètic introduït l’any 1407. El làtex és una resina que s’extreu dels arbres.

Els polímers poden ser naturals o sintètics. La caseïna és un polímer natural i biodegradable. Els plàstics formats per caseïna són molt resistents.

Tipus de Plàstics Segons el Comportament Tèrmic

Termoplàstics

Formats per cadenes lineals. Es destructuren per la calor i es reconstrueixen si es refreden (permetent el reciclatge). Exemple: Polietilè.

Termoestables

Formats per cadenes encreuades que es degraden per la calor, la qual cosa impedeix el reciclatge. Exemple: Fenol.

Elastòmers

Lineals, una mica entrecreuats i molt elàstics. Exemple: Neoprè.

Plàstics Biodegradables

Aquests plàstics estan marcats amb una etiqueta i han de complir certs requisits:

• No han de contenir metalls pesants.
• S’han de degradar un 90% en 6 mesos.
• Han de generar fragments de 2 mm x 2 mm en 12 setmanes.
• La matèria orgànica que es produeix és l’humus.

Materials Estratègics i Tecnologia Avançada

El Coltan (Columbita-Tantalita)

El Coltan és un mineral format per dos components: la columbita i la tantalita.

• De la columbita s’extrau el niobi.
• De la tantalita s’extrau el tàntal.

És un recurs escàs a la natura i imprescindible per al desenvolupament de noves tecnologies. Les seves propietats clau són:

• Alta resistència a la corrosió i al desgast.
• És un 80% millor conductor que el coure.
• Gran capacitat per emmagatzemar càrregues elèctriques.
• Suporta altes temperatures.

Es troba principalment a Àfrica, Brasil i Tailàndia.

Nanotecnologia

La Nanotecnologia treballa a l'escala nano (10⁻⁹ m). S’aplica en àmbits com la tecnologia, la medicina i el medi ambient.

Nanopartícules

Les nanopartícules presenten una gran superfície de reacció.