Tipos de Enlaces y Clasificacion de los Materiales

INTRODUCCION:

Los átomos se mantienen reunidos en forma de moléculas por medio de varios tipos de enlaces que dependen de los electrones de valencia. Por comparación, las moléculas se atraen unas con otras con enlaces mas débiles, que por lo general resultan de la configuración de electrones en las moléculas individuales. Así, se tienen dos tipos de enlaces;

1) Enlaces primarios, asociados por lo general con la formación de moléculas.

*Enlace ionico, covalente y metalico
2) Enlaces secundarios, que se asocian generalmente con la atracción entre moléculas.

*Enlace de Van der Waals

Los enlaces primarios son mucho mas fuertes que los secundarios.

ENLACE IONICO
El enlace ocurre entre elementos metálicos y no metálicos. El elemento no metálico posee en su capa externa un mayor número de electrones que el elemento metálico. Luego ejerce existe una fuerza motriz importante sobre el electrón del elemento metálico, tendiendo al equilibrio completando el número de electrones necesarios para el nivel respectivo.

Principales Caracteristicas Fisicas:

• Conducción Eléctrica: Cuando se encuentra en el estado líquido o disuelto, son conductores de la electricidad. Se produce gracias a la disociación de los iones, quedando estos libres.
• En estado sólido, por el contrario, son aislantes eléctricos.
• Puntos altos de fusión y ebullición. Es debido a que sus iones están unidos muy fuertemente.
• Son generalmente muy fragiles.
• Ductilidad: No se observa ya que al aplicar un esfuerzo se produce fractura frágil, debido principalmente a que un corrimiento de planos atómicos necesariamente altera el ordenamiento de la respectiva molécula.
• Se usan para soportar ambientes de alta temperatura.
• Son duros y Quebradizos
• Buenos conductores termicos.
• Los Ceramicos son los materiales que surgen de este tipo de enlace.

ENLACE COVALENTE
Enlace covalente En un enlace covalente, los dos átomos enlazados comparten electrones. Si los átomos del enlace covalente son de elementos diferentes, uno de ellos tiende a atraer a los electrones compartidos con más fuerza, y los electrones pasan más tiempo cerca de ese átomo; a este enlace se le conoce como covalente polar. Cuando los átomos unidos por un enlace covalente son iguales, ninguno de los átomos atrae a los electrones compartidos con más fuerza que el otro; este fenómeno recibe el nombre de enlace covalente no polar o apolar.
Si los átomos enlazados son no metales e idénticos (como en N2 o en O2), los electrones son compartidos por igual por los dos átomos, y el enlace se llama covalente apolar. Si los átomos son no metales pero distintos (como en el óxido nítrico, NO), los electrones son compartidos en forma desigual y el enlace se llama covalente polar —polar porque la molécula tiene un polo eléctrico positivo y otro negativo, y covalente porque los átomos comparten los electrones, aunque sea en forma desigual.

Principales Caracteristicas Fisicas:

• Conducción Eléctrica: No son conductores en estado líquido. Es debido a que, la molécula que se forma es neutra.
• Comparten Electrones.
• Ductilidad: No se observa, ya que al aplicar un esfuerzo se produce solo fractura frágil, principalmente debido a que un corrimiento de planos atómicos necesariamente conduce a la destrucción el ordenamiento cristalino.
• Se caracterizan por tener una temperatura de fusión baja, ya que en este enlace las moléculas son independientes entre sí, y, en consecuencia, sus atracciones desaparecen con el aumento de temperatura.
• No son maleables.
• De este tipo de enlace se obtienen los Polimeros.

ENLACE METALICO
Los elementos metálicos tienen de uno a tres electrones en la capa externa, e esta condición los electrones son “relativamente libres”, y al ordenar una serie de atomos en una estructura, los electrones se deslocalizan formando una “nube o gas de electrones”. Los atomos se convierten en iones (tendiendo a repelerse), pero se mantienen unidos en la estructura, gracias a la atracción existente entre los iones positivos y los electrones negativos.

Principales Caracteristicas Fisicas:

• Gran Movilidad de electrones.
• Conducción Eléctrica: al aplicar un voltaje a través de un cristal, los electrones de la “nube” débilmente enlazados, se moverán con facilidad produciendo una corriente.
• Ductilidad: Si observamos los átomos ordenados y empacados compactamente por planos, es fácil imaginar lo que ocurriría al aplicar un esfuerzo cortante; un plano se deslizara sobre el otro, sin producir fractura, pues las mismas fuerzas interatómicas operan después del desplazamiento.
• Son altamente maleables.
• Conductividad Termica: Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas (esto se explica por la enorme movilidad de sus electrones de valencia).
• Los materiales metalicos vienen de este tipo de enlace.

ENLACE DE VAN DER WAALS
El enlace van der waals, conocido también como fuerzas intermoleculares o fuerzas de dispersión, se observa principalmente en los polímeros y en algunos materiales de carácter no metálico (por ejemplo las arcillas). Se trata de enlaces débiles de carácter electrostático.
En los enlaces ionicos o covalentes, siempre existe algún desequilibrio en la carga eléctrica en la molécula (ej. Agua.. positivo en el H+ y negativo en el O-2). Este mismo fenómeno se observa en el polietileno donde se manifiesta en los átomos de C e H. el efecto es particularmente importante en moléculas complejas donde existen diferentes elementos (polímeros: C, H, O, N, F, Cl, S y otros).
En los polímeros, se pueden distinguir dos tipos de materiales: termoplaticos y termoestables. Los primeros esta constituidos por cadenas medianamente libres, pero unidas a través de los enlaces de van der waals (funden y deforman), y los termoestables que forman redes tridimensionales (rigidos y estables).

Algunas caracteristicas Fisicas:

• Conducción Eléctrica: Escasa o nula, ya que prevalece el enlace original (covalente).
• Ductilidad: Si, en el caso de los termoplásticos, facilitado precisamente por las fuerzas de van der waals.
• Tipo de enlace secundario. Es mucho mas debil que los tres enlaces primarios principales (ionico, covalente y metalico)

CLASIFICACION DE LOS MATERIALES DE ACUERDO A SU TIPO DE ENLACE.

MATERIALES METALICOS. Sustancias inorganicas compuestas de uno o mas elementos metalicos. Los atomos de los materiales metalicos se mantienen unidos gracias a un enlace metalico. Muchos de los metales son ductiles (tienen la capacidad de deformarse).

• Hierro
• Cobre
• Aluminio
• Niquel
• Titanio

MATERIALES CERAMICOS. Los atomos de los ceramicos se caracterizan por tener enlaces ionicos. Los ceramicos poseen estructura ya sea cristalina o no cristalina. La mayor parte de los ceramicos tienen estructura cristalina, mientras que el vidrio con base en el silice es amorfo.

• Ladrillos
• Vidrio
• Losa
• Aislantes
• Abrasivos

MATERIALES POLIMEROS. Una molecula de polimero consiste en muchos "meros" que forman moleculas muy grandes que se mantienen unidas por medio de enlaces covalentes. Por lo general, los elementos de un polimero consisten en carbono mas uno o mas elementos tales como el hidrogeno, nitrogeno, oxigeno y cloro. Un enlace secundario (de van der waals) mantiene juntas a las moleculas dentro del material agregado (enlace intermolecular).

• Caucho (hule)
• Plasticos
• Muchos tipos de adhesivos