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• Isabella Pineda

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MATERIALES DE INGENIERÍA II Jimy Unfried Silgado

Departamento de Ingeniería Mecánica

02-2017

1

Clase # 1

Diagramas de fase

2

Clase # 1

Tema 1: Recordatorio de enlaces y estructuras de materiales

3

El átomo

Jean-Baptiste Perrin

n http://modelosatomicoscbtis229.blogspot.com/

Sommerfield

http://avanceintermitente.com/2012/07/04/que-es-elboson-de-higgs-modo-facil/

Estructura atómica Electrones de valencia y capacidad de combinación

Nº de subniveles 1 2 3 4

Familia

1 e-

IA

2 e-

IIA

3 e-

IIIA

4 e-

IVA

5 e-

VA

6 e-

VIA

7 e-

VIIA

Capa (n) 1 2 3 4

http://depa.pquim.unam.mx/QI/contenido/per8.htm Nivel (n) 1 2 3 4

Nº de electrones

Tipos s s, p s, p, d s, p, d, f

Subnivel s p d f

Nº máximo de e2 8 18 32 Nº de e2 6 10 14

Cada capa o nivel energético tiene a su vez subniveles, a estos se les conoce con los nombres de s, p, d, f, etc. El número del nivel define el número de los subniveles. Cada subnivel solo puede tener un número máximo de electrones.

5

La tabla periódica

6

Estructura atómica y tabla periódica

Dificultad Arrancar un electrón

Energía de ionización

Facilidad para recibir un electrón

Afinidad electrónica

Reactividad de los elementos durante las reacciones Radio atómico e radio iónico

Electronegatividad

8

Energía potencial

Fuerzas de repulsión y de atracción

Distancia interatómica (R)

Enlaces primarios: Iónicos, Covalentes y Metálicos Enlaces secundarios: Dipolo permanente y Dipolares variables.

9

Enlaces covalentes

109,5

Clave: Moléculas 10

Enlaces iónicos

Clave: Iones

11

Enlaces metálicos

12

Enlaces Van Der Waals

13

Fuerzas dipolo – dipolo

Otros tipos de enlace Puentes de hidrógeno

14

Relación estructura-Enlace

15

Relación estructura-Enlace-tipo de material

16

Relación estructura-Enlace

CERÁMICOS COVALENTES

METALES

CERÁMICOS IÓNICOS

Enlace metálico

Enlace covalente POLÍMEROS

Enlace Iónico

Cadenas moleculares con enlaces covalentes

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Relación estructura-Enlace-tipo de material Tipos de materiales de ingeniería

Cerámicos

Polímeros

Metales

Elementos que los componen

Enlaces Enlaces iónicos

Elementos electronegativos

+

Elementos electropositivos

y/o Enlaces covalentes

No metales

+

No metales

Enlaces Secundarios

Van der Waals

o

Dipolo - Dipolo

Enlace metálico

Metales

+

Metales

y

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Clase # 2

Tema 2: Fase, solubilidad y soluciones sólidas

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CONCEPTOS FASE Una fase de un material, en términos de su microestructura, es una región que contiene su propia estructura y composición química distinguible de otra región.

Fases / estados

Aleación polifásica

Aleación monofásica

CONCEPTOS FASE Parte de un sistema cuya composición (naturaleza y concentración de constituyentes) y organización atómica (estructura cristalina o amorfa) son fijas. Es decir, parte homogénea de un sistema cuyas características físicas y químicas son comunes.

Características: ➢ La misma estructura y ordenamiento atómico en todo el material. ➢ Tiene en general la misma composición y propiedades en su interior. ➢ Hay una interfase definida entre la fase y cualquiera de las otras fases circundantes. 21

CONCEPTOS  Componentes Son los diferentes elementos o compuestos químicos (compounds) que hacen parte del sistema.  Constituyentes Nombre alternativo para las diversas fases que coexisten en un determinado sistema a determinadas condiciones.  Equilibrio es la condición del sistema en el que no se manifiesta ninguna tendencia al cambio.

 Variables de estado Variables independientes de las cuales depende el estado del sistema. Temperatura, presión y composición

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CONCEPTOS Límite de solubilidad Para una temperatura específica, existe una concentración máxima de átomos de soluto que se disuelven en el solvente para formar una solución sólida. Solubilidad del azúcar en un jarabe de agua azucarada

• Cambiando Co puede cambiar número de fases B to D • Cambiando T puede cambiar número de fases A to B

D (100°C,90) 2 fases

100

L

80

Temperatura (°C)

Estos están regulados por las reglas de Hume-Rothery para soluciones sólidas

B (100°C,70) 1 fase

60

L

40

Solución líquida Agua de Azucar

20 0

0

(líquido) +

S (sólido Azucar) A (20°C,70) 2 fases

20 40 60 70 80 Co = Composición (% peso)

100 23

EQUILIBRIO TERMODINÁMICO

G Sólido 2 el sólido 2 suele ser una fase intermedia.

Reacción monotéctica: se presenta cuando los metales son sólo parcialmente solubles en estado líquido: Líquido 1 --> Líquido 2 + Sólido

Reacción Eutectoide: Sólido 1 --> Sólido 2 + Sólido 3

Reacción Peritectoide: Sólido 1 + Sólido 2 --> Sólido 3

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