Identificación de materiales según sus propiedades

El material adecuado para el trabajo adecuado

El mundo está lleno de materiales. Construimos nuestras casas con ellos, usamos ropa hecha con ellos, conducimos automóviles construidos con ellos e incluso los usamos para reparar nuestros dientes. Sin embargo, usar el material incorrecto para el propósito incorrecto puede conducir al desastre. Por eso es importante comprender las propiedades de los materiales antes de decidir cómo utilizarlos.

Identificación de materiales por sus propiedades

Identificar materiales por sus propiedades puede ser fácil o complicado, según el material y los recursos disponibles. A menudo, las características cualitativas como el olor, la textura o el color pueden ser de gran ayuda para identificar el material. También se pueden utilizar mediciones sencillas como la temperatura o el peso, pero, para algunos materiales, se requieren técnicas más complejas. Por ejemplo, la conductividad eléctrica se puede medir con un sensor de conductividad.

Solubilidad

La solubilidad es una propiedad física que se refiere a la capacidad de un soluto (generalmente sólido) de disolverse en un solvente (líquido). Muchas sustancias comunes que vemos todos los días, como el azúcar, la sal y el bicarbonato de sodio, son solubles en agua. Esta propiedad define su utilidad para nosotros, ya que las usamos para cocinar y para dar sabor a alimentos y bebidas.

• Bicarbonato de sodio: el bicarbonato de sodio, comúnmente conocido como bicarbonato de sodio, se presenta como un sólido blanco y en polvo sin olor. Se disuelve en agua. Como es una base, reaccionará con un ácido para desprender dióxido de carbono. Si pones una cucharada de vinagre en un recipiente y luego agregas media cucharadita de bicarbonato de sodio, debería haber una reacción inmediata con mucha efervescencia. Si no ves eso, o no es bicarbonato de sodio o no es fresco. Disolver bicarbonato de sodio en agua también puede considerarse un cambio químico en lugar de solo físico porque reacciona con los iones de hidrógeno en el agua.
• Azúcar: disolver el azúcar en agua es un cambio físico porque el azúcar no reacciona con el agua. El azúcar se observa como una sustancia blanca en polvo y se identifica por su sabor dulce. Para distinguir el azúcar de la sal, disuelva una cantidad igual en agua y el azúcar se disolverá más rápidamente.

Conductividad eléctrica y térmica

La conductividad eléctrica mide la capacidad de un material para transportar una corriente eléctrica. La conductividad térmica es la capacidad de un material para conducir calor. En general, un material que conduce electricidad también puede conducir calor. Tanto el cobre como la plata son buenos conductores de ambos.

• Cobre: ​​¿Cómo podemos saber si un metal es cobre? Una forma de saberlo es observando el color. El cobre tiene un color marrón rojizo característico que es fácil de identificar. Además, en lugar de oxidarse con el tiempo, se oxida creando una costra de color azul verdoso.

Es posible identificar completamente el cobre utilizando un ohmímetro, que mide su resistencia eléctrica. Si tomas la lectura del ohmímetro, la multiplicas por el área de la sección transversal de la pieza y luego divides ese número por su longitud, obtienes la resistividad. Esto se expresa mediante la ecuación:

donde rho (p) es la resistividad, R es la resistencia del material (dada por la lectura del ohmímetro), A es el área de la sección transversal y L es la longitud de la pieza. El cobre tiene una resistividad de 1,7 x 10 ^-8 ohmios-metros. Cuanto menor sea la resistividad de un material, mayor será su conductividad eléctrica.

Dureza

La dureza de un material es una propiedad física y se refiere a su resistencia al rayado o a la deformación. El material más duro conocido es el diamante, pero otros materiales, como el grafeno y el kevlar, también son muy duros. La dureza del diamante se debe a su estructura cristalina tetraédrica, en la que cada átomo de carbono está unido a otros cuatro átomos de carbono en una red fuerte. La dureza se puede medir de muchas formas diferentes, pero una de las más comunes es la prueba de dureza Rockwell. Para esta medición, se elige una de las 30 escalas y luego se aplica una carga de prueba para hacer una indentación o impresión en el material. Luego se mide esta impresión. La escala de Mohs clasifica la dureza al otorgarle a un material un valor basado en su capacidad para rayar otros materiales.

• Diamante: los diamantes tienen una calificación de 10 en la escala de Mohs, que es la más alta. Dado que los diamantes también tienen una gran capacidad de refracción, se puede realizar una prueba sencilla para ver si son reales colocando un trozo de papel blanco sobre una superficie plana. Luego, dibuje un pequeño punto con un bolígrafo. Coloque el «diamante» sobre el punto con el lado plano hacia abajo y mire hacia el diamante a través de su extremo puntiagudo. Si puede ver el punto, el diamante es falso, pero si no puede, probablemente sea real porque la luz de la imagen del punto se ha refractado.

Respuesta a las fuerzas magnéticas

Un campo magnético es un área del espacio en la que se ejerce una fuerza magnética que puede mover dipolos magnéticos y cargas eléctricas existentes. Si tenemos un trozo de material que consiste en un gran grupo de átomos, los dipolos de los electrones giratorios en los átomos están orientados aleatoriamente para que no se alineen de tal manera que produzcan fuerza magnética. Sin embargo, si ese trozo de material se coloca dentro de un campo magnético, los dipolos de electrones se alinean con ese campo, produciendo alguna forma de magnetismo. Algunos materiales son ferromagnéticos, lo que significa que sus dipolos se alinean y permanecen así, creando un imán permanente. Algunos otros materiales son paramagnéticos, lo que significa que solo una pequeña cantidad de los dipolos están alineados con un campo magnético aplicado. Esto crea una forma temporal de magnetismo.

• Hierro: El hierro es un ejemplo de material ferromagnético que puede formar un imán permanente cuando se expone a un campo magnético. Sigue siendo un imán cuando el campo desaparece.
• Aluminio: El aluminio es un ejemplo de un material paramagnético que puede magnetizarse temporalmente cuando se encuentra en un campo, pero pierde su magnetismo cuando el campo ya no existe.

Resumen de la lección

Las propiedades físicas se pueden observar o medir sin cambiar las características del material. Las propiedades químicas modifican la composición de un material.

Algunas propiedades de los materiales son:

• Solubilidad: La capacidad de un soluto de disolverse en un disolvente.
• Conductividad eléctrica: capacidad de un material para conducir electricidad. Estos materiales también suelen tener una conductividad térmica similar.
• Conductividad térmica: La capacidad de un material para conducir calor.
• Dureza: Resistencia de un material al rayado o a la deformación.
• Ferromagnético: Un material ferromagnético puede formar un imán permanente cuando se expone a un campo magnético.
• Paramagnético: Un material paramagnético puede ser temporalmente magnético cuando se expone a un campo.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador