Materials: Estructura, Tipus i Propietats

Estructura de l'Àtom

L'àtom és la part més petita en què es pot dividir un element simple conservant-ne les característiques pròpies.

• Nucli: Conté neutrons i protons.
• Nombre atòmic (Z): Nombre de protons.
• Nombre màssic (A): Suma de protons i neutrons del nucli.
• Escorça: Conté els electrons, situats en orbitals.

Tipus d'Elements Químics

• Gasos nobles: Capa externa completa.
• Metalls: Molt pocs electrons a la capa més externa.
• No metalls: Capa exterior a la qual li falta algun electró per completar-se.

Enllaços Químics

L'enllaç químic és el responsable de la unió estable entre els ions, àtoms o molècules que formen el material.

• Enllaç iònic: Entre elements amb afinitat electrònica molt diversa. Freqüent entre metall i no metall.
• Enllaç covalent: Entre àtoms d'un mateix element. Freqüent entre no metalls.
• Enllaç metàl·lic: Entre elements metàl·lics. A la capa més externa, electrons capaços de ser compartits.

Estructures Cristal·lines

• Sòlids: Forma i volum constants.
• Líquids: Volum gairebé constant, forma del recipient.
• Gasos: Tendeixen a expandir-se, adopten la forma del recipient.

Les estructures cristal·lines suposen l'ordenació regular dels àtoms, ions o molècules.

Classificació dels Materials

Segons l'Origen

• Naturals: Es troben a la natura (ex: fusta).
• Artificials: S'obtenen a partir dels naturals (ex: paper).
• Sintètics: Fabricats a partir dels artificials (ex: neoprè).

Segons Propietats i Comportament

• Ceràmics: Baixa conductivitat elèctrica i tèrmica. Durs, fràgils, trencadissos.
• Metàl·lics: Bona conductivitat elèctrica i tèrmica. Dúctils, mal·leables, resistents.
• Plàstics: Baixa conductivitat elèctrica i tèrmica. Poca resistència, bona tenacitat.
• Compostos: Formats per dos o més materials dels altres grups.
• Nous: Modificats de forma química o estructural.

Propietats dels Materials

Les propietats dels materials es classifiquen en:

• Físiques: Extensió, impenetrabilitat, densitat, volum, pes específic, resistivitat, conductivitat elèctrica.
• Mecàniques: Cohesió, duresa, elasticitat, plasticitat, ductilitat, mal·leabilitat, tenacitat, fragilitat, fatiga, resiliència, flexibilitat, maquinabilitat.
• Químiques: Oxidació (l'element cedeix electrons a l'element oxidant), corrosió (destrucció lenta i progressiva d'un material).

Materials Ceràmics

• Ceràmics cristal·lins: A partir de sílice fos. Fabricació de motors, eines de tall i coixinets.
• Ceràmics no cristal·lins: També sílice fos, però amb refredament ràpid. El més conegut és el vidre comú.
• Vitroceràmics: Silicats d'alumini, liti i magnesi. Forns i resistències elèctriques.

Propietats i Aplicacions

Durs, gran resistència mecànica, suporten altes temperatures, resistents a la corrosió, bones qualitats elèctriques.

Materials Metàl·lics

Aliatge: Mescla homogènia d'un metall amb altres elements.

Acers aliats: Al crom, al crom-níquel, refractaris, acers de tall ràpid.

Protecció Contra la Corrosió

• Modificació química: Cromatització, fosfatació, oxidació anòdica.
• Recobriments no metàl·lics: Pintures i vernissos, plàstics, esmalts i ceràmiques.
• Recobriments metàl·lics: Electrodeposició, electroforesi, immersió en calent, difusió.
• Protecció catòdica: Reacció anòdica o reacció catòdica.
• Inhibidors de la corrosió:
  • Anòdic: Forma un compost insoluble que precipita en zones anòdiques.
  • Catòdic: Actua sobre tota la superfície, però de manera menys eficaç.