2. Familia de Materiales de los Metales!
Los metales son elementos químicos y una gran familia de
! materiales que presentan características físicas y químicas
comunes.!
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Aunque las definiciones en la química, física y ciencia de
materiales varían; presentan en común las características y
propiedades que se mencionaran a continuación. !
3. Desde el punto de vista de la Química; los metales son elementos que tienden a ceder
electrones, de allí su tendencia a formar cationes. Pueden ser definidos por sus
propiedades, como la ductilidad, tenacidad, maleabilidad, conductividad de
electricidad y calor, y expansión térmica.!
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Desde la Fisica, son grandes agregaciones (agrupación de millones de cristales
compuestos por distintos átomos adheridos juntamente por enlaces metálicos) que
poseen cuatro electrones de valencia. Generalmente, los átomos de los metales son en
particular más grandes que un átomo de un no metal.!
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Desde la ciencia de los materiales, son materiales en los que existe un solape entre la
banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica.!
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4. Estructura de los materiales metalicos
Los metales realizan enlaces metálicos los cuales permiten la unión
entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se agrupan
alrededor de éstos como una nube “nube electronica”.!
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La conformación de átomos en un metal son configuraciones ordenadas,
llamados cristales, constituyendo una estructura cristalina. Son
arreglos atómicos básicos y algunos de los metales que utilizan cada
uno de ellos. Se ha podido comprobar la estructura cristalina de los
metales debido al efecto de la refraccion de los rayos X sobre ellos.!
5. Existen tres estructuras geométricas de cristalización: !
— Compactas hexagonal y cubica: Permiten que los átomos se
junten lo más cerca posible unos de otros!
— Cubica centrada en el cuerpo de estructura abierta: No es de
empaquetamiento compacto por tanto las esferas de los
vértices no se chocan, este tipo de estructura proporciona
metales con baja densidad.!
9. Buenos conductores de electricidad:
Los metales tienen sus electrones
externos débilmente retenidos por el
núcleo, lo cual les permite
desplazarse bajo la influencia de un
campo eléctrico. !
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Buenos conductores de calor: El calor
es radiación infrarroja que es
capturada por los átomos generando
una rotación y vibración en cadena
debido a que los átomos están
fuertemente unidos, que va
conduciendo el calor rápidamente.!
10. Maleables: Capacidad de los metales
de hacerse laminas debido al
esfuerzo de compresión. !
Dúctiles: Propiedad de los metales a
formar hilos o alambres debido a
esfuerzos de tracción. !
Poseen brillo: Los metales están
organizados en redes cristalinas
relativamente planas, que al incidir
la luz sobre el metal, actúa como un
espejo. Algunos metales presentan la
propiedad de ser opacos.!
11. Típicamente en estado sólido: En la naturaleza a temperatura normal, la
mayoría de los metales se encuentra en estado sólido, excepto, el mercurio,
debido a que retiene sus dos electrones de valencia 6s y es muy tenue su
nube de electrones, por lo tanto, los otros metales poseen una estable nube de
electrones. !
Alto punto de fusión: Debido a sus enlaces metalicos, es muy complicado
romperlos, se necesitan temperaturas muy altas desde 1810C (Litio) hasta
10000C (Hierro).!
Generalmente magnéticos: Aunque no todos los metales son magneticos
(oro, cobre), los metales tienen electrones externos débilmente retenidos al
núcleo que permiten esta propiedad.!
Resistencia mecánica y tenacidad: Los enlaces metálicos y la estructura
cristalina proporciona capacidad para resistir los esfuerzos de tracción,
compresión, torsión y flexión sin quebrarse tan fácilmente. !
12. Reaccionan con ácidos: Forman sales liberando
en forma gaseosa hidrogeno diatónico, aunque
los metales alcalinos reaccionan con los ácidos
de forma explosiva.!
Forman óxidos básicos: Ocurre cuando un metal
reacciona con el oxígeno, para el caso de los
metales alcalinos la reacción es de color violeta.!
Forman cationes: Tienen la capacidad de ceder o
perder sus electrones del orbital s y algunas
veces en el orbital d.!
Forman halogenuros iónicos: Todos los
halógenos tienen valencia -1 lo que les permite
reaccionar con metales y no metales formando
iones complejos.!
Baja energía de ionización y electronegatividad:
Debido a que los metales tienden a perder o ceder
sus electrones de su ultimo nivel, no necesitan
atraer electrones.!
13. Clasificación de los Metales!
La Quimica clasifica a los metales por sus caracteristicas en la Tabla Periodica!
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Alcalinos: (De “alcalis” que significa base) Son todos los elementos que se ubican en grupo
IA de la Tabla Periódica, excepto, el hidrogeno. Poseen un electrón en su último nivel
energético más externo. !
Alcalinotérreos: (óxidos de tierras alcalinas) Son los elementos que se encuentran en el
grupo IIA de la Tabla Periódica, todos poseen valencia 2. Son metales de baja densidad,
blandos y coloreados. Reaccionan fácilmente con el aire.!
Elementos de transición: Son elementos que tienen una capa electrónica parcialmente llena,
con electronegatividad y propiedades intermedias entre metales y no metales. Sus
propiedades varían según su estado alotrópico; conducen la electricidad con un grado menor
que los metales pero mucho mayor que los no metales.!
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14. La ciencia de los materiales clasifica así a los metales:!
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Metales ferrosos: Se llaman así debido a que poseen como elemento
base el hierro, pudiendo llevar pequeñas proporciones de otros
elementos; por ejemplo de este tipo de metales están: magnetita,
siderita, limotita, hematites. Son de producción masiva y que se
encuentran en la mayoría de objetos a nuestro alrededor:
automóviles, barcos, neveras, estufas, etc. !
Piedra de Hematite!
15. Metales no ferrosos: Comprende un grupo de metales y algunas
aleaciones a excepción del hierro. Contienen propiedades importantes
que los hacen manipulables y muy importantes en la vida diaria:
bajo peso específico, resistencia a la oxidación y facilidad para la
manipulación y mecanizado. Los metales no ferrosos más
importantes son: cobre (y sus aleaciones), estaño, aluminio, plomo,
zinc, níquel, cromo, magnesio y titanio. Algunas aplicaciones
actuales son: monedas, filamentos de bombillas, material de
soldadura en equipos electrónicos y algunos recubrimientos.!
16. Metales en polvo: Las aleaciones implican la fusión de ingredientes principales en
conjunto que al enfriarse, es generalmente un sólido poroso. El metal en polvo se
utiliza a menudo porque no es conveniente o práctico unirlo a los elementos a través
de aleación o para producir piezas de fundición por otros procesos de formación. Los
metales en polvo también son llamados metales sinterizados. Los metales en polvo
pueden ser ferrosos, no ferrosos, aleaciones entre ferrosos y no ferrosos o
combinaciones con no metales.!
17. Aleaciones: Es una mezcla homogénea de propiedades metálicas
donde contiene al menos un elemento metálico (pueden ser
ferrosos, no ferrosos y en polvo). Se clasifican por su composición,
número de elementos, peso y estructura. Las aleaciones más
comunes en la industria son el acero, alnico, alpaca, bronce,
constatán y cuproníquel. !
alnico
Acero!
alpaca
18. APLICACIONES SEGÚN SECTOR!
Sector! Aplicaciones!
financiero! fabrican las monedas que sean plata, cobre y e ntre otros !
joyería! hacen las joyas de oros, platas , entre otros!
Nanotecnología ! fabrican los chips, memorias , procesadores!
manufactura! las maquinas que contienen metales, Botes y envases metálicos, herramientas y herramental!
automotriz! fabrican los carros !
Energía nuclear! reactor nuclear que contienen las metales especiales !
Electrónica ! usan las cables que son alambres, cobres, aluminio entre otros !
industrial! usan manufacturas !
Minería ! explorar metales, usan máquinas para excavar en la mina!
transportes! carros, motos, avión, entre otros que contienen metales!
Mecánica ! fabrican los motores y hacen sus propias maquinas!
ferretero ! fabrican los tornillos, martillos entre otros !
19.
20. BIBLIOGRAFIA
— Abril, Eduardo R. ( 1956). Metalurgia Técnica y Fundición, Propiedades y estructura de
los metales y aleaciones 56, 3-8.
— Fernández, Juan José (2007). Manual de estudio de mecánica , Conocimiento de materiales
07, 18-23
— Donald R. Askeland(2004). Ciencia e ingeniería de los materiales, Clasificación de los
materiales, 11-13
— Atkins, P. (2005). chemical principles. United States: WhFreeman and company.
— Calister, W. (2007). Material Science and engineering an introduction . United States:
Wiley.
— James, J. (1997). Engineering Material Technology. United States: Prentice Hall.
— Kalpakjian, S. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología. En S. Kalpakjian, Serope
Kalpakjian (págs. 39-68).
