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1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
1.1 Generalidades
Para dar una definición de lo que es un material, primero debe entenderse como es
que está conformado. Lo primero es que un material está compuesto por elementos,
generalmente los elementos químicos encontrados en la naturaleza y representados
en la tabla periódica de elementos químicos. Sin embargo, esto no es todo, en los
materiales estos elementos están relacionados por una composición química
definida. Un ejemplo muy sencillo es la sal común, su fórmula química es NaCl, lo que
significa que hay un átomo de Sodio (Na) por cada átomo de Cloro (Cl) y es la única
forma de obtener este compuesto.
El último factor importante de un material es el acomodo de estos elementos, es decir,
su estructura, los materiales están caracterizados por tener una estructura,
determinada y única, si este acomodo cambia, cambiarán las características del
material y por lo tanto se hablará de este como una variación o como otro material
distinto.
En ciencia e ingeniería de materiales, existe además otra distinción para los
materiales, y es que deben tener un uso específico, si no es así, entonces se les
denomina únicamente sustancia. Por ejemplo, el agua (H2O) en estado líquido es una
sustancia, pero al enfriarse y convertirse en hielo, se puede usar como un material de
construcción, por lo tanto, esta misma agua solidificada, al tener un uso práctico, se le
considera un material.
En resumen, los materiales están formados por elementos, con una composición
y estructura única y que además, pueden ser usados con algún fin especifico.
Los materiales se clasifican de forma muy general en:
Metales
Cerámicos
Polímeros
Materiales compuestos
Sin embargo, está clasificación no es única, pues los materiales se pueden dividir por
su estructura, por sus propiedades físicas y químicas, por sus usos en industrias
específicas, etc.
1. 2. Materiales puros
El primer intento de hacer una clasificación de los materiales encontrados en la
naturaleza fue hecho por el químico el químico J. W. Döbenreiner en 1829. Él organizó
un sistema de clasificación de elementos en el que éstos se agrupaban en conjuntos
de tres denominados tríadas. Las propiedades químicas de los elementos de una
tríada eran similares y sus propiedades físicas variaban de manera ordenada con su
masa atómica. La tríada del cloro, del bromo y del yodo es un ejemplo. En este caso,
la masa de uno de los tres elementos de la tríada es intermedia entre la de los otros
dos. Para 1850 ya se podían contar con unas 20 tríadas para llegar a una primera
clasificación coherente.
En 1869, el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev desarrolló una tabla periódica
de los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas. Colocó lo
elementos en columnas verticales empezando por los más livianos, cuando llegaba a
un elemento que tenía propiedades semejantes a las de otro elemento empezaba otra columna. Mendeleiev perfeccionó su tabla acomodando los elementos en filas
horizontales. Su sistema le permitió predecir con bastante exactitud las propiedades
de elementos no descubiertos hasta el momento.
En 1914, el físico y químico inglés, Henry Moseley, descubrió que los átomos de cada
elemento tienen un número único de protones en sus núcleos, siendo el número de
protones igual al número atómico del átomo. Moseley organizó los elementos en orden
ascendente de número atómico y no en orden ascendente solucionando los problemas
de ordenamiento de los elementos en la tabla periódica. La organización que hizo
Moseley de los elementos por número atómico generó un claro patrón periódico de
propiedades.
En la actualidad, hay 18 grupos en la tabla estándar (Figura 1.1.). El hecho de que la
mayoría de estos grupos correspondan directamente a una serie química no es fruto
del azar. La tabla ha sido estructurada para organizar las series químicas conocidas
dentro de un esquema coherente. La distribución de los elementos en la tabla
periódica proviene del hecho de que los elementos de un mismo grupo poseen la
misma configuración electrónica en su capa más externa. Como el comportamiento
químico está principalmente dictado por las interacciones de estos electrones de la
última capa, de aquí el hecho de que los elementos de un mismo grupo tengan
propiedades físicas y químicas similares. Cabe señalar, además de los elementos
naturales, se han agregado elementos sintéticos producidos en laboratorio,
