Las materias primas son las materias que se extraen directamente de la naturaleza.

Transcripción

1 1. Materias primas, materiales y productos tecnológicos. 1.1 Las materias primas. Piensa y deduce: Qué podemos obtener de las ovejas? Y de las plantas de algodón? Y de las plataformas petrolíferas? Sabes de dónde proceden las planchas de madera con las que se ha fabricado tu mesa de estudio? Y el corcho o el vidrio de una botella? La lana se obtiene de las ovejas; el algodón de las plantas de algodón; el petróleo de las plataformas petrolíferas; las planchas de madera de los troncos de los árboles; el corcho de la corteza del alcornoque (árbol); y, el vidrio de la arena. Tanto la lana, como el algodón, el petróleo, la madera de los árboles, la arena, las rocas y los minerales son materias primas. Las materias primas son las materias que se extraen directamente de la naturaleza. Atendiendo a su origen, las materias primas se pueden clasificar en: Materias primas animales: lana, seda, pieles Materias primas vegetales: madera, corcho, algodón Materias primas minerales: arcilla, arena, mármol, mineral de hierro 1.2 Los materiales. Piensa y deduce: Crees que los libros o, más concretamente, el papel que utilizas a diario se encuentra así en la naturaleza? La madera de la que está hecha el lápiz crece de esa forma o ha sido previamente transformada? Una vez extraídas, las materias primas se transforman mediantes procesos físicos 1 y químicos 2 en los distintos tipos de materiales que se utilizan para fabricar productos. El papel, las planchas de madera, el plástico, el metal el vidrio, un ovillo de algodón son algunos ejemplos de materiales obtenidos a partir de diversas materias primas. Estos materiales no se encuentran en la naturaleza tal y como los vemos habitualmente. Antes de ser utilizados han sufrido una transformación. Se denomina material la materia preparada y disponible para elaborar directamente cualquier producto. 1 Proceso físico: tiene lugar cuando una sustancia cambia de estado. Por ejemplo, cuando un metal se funde, pasa del estado sólido al líquido, pero su composición sigue siendo la misma. 2 Proceso químico: ocurre cuando una sustancias se transforma en otra con características diferentes a las iniciales. Por ejemplo, algunos plásticos se obtienen de la transformación de los derivados del petróleo a los que se les añade otras sustancias. 2ºESO Página 1

2 1.3 Los productos tecnológicos. Tu libro y tu cuaderno, el lápiz y el bolígrafo con los que escribes, la silla y la mesa que ahora estás utilizando, tu reloj, el jersey y las deportivas que usas son ejemplos de productos tecnológicos. Un producto tecnológico es cualquier objeto, utensilio, etc., creado por el ser humano para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida. Para elaborar un producto tecnológico, se sigue este proceso: 1. De la naturaleza se extraen las materias primas. 2. Las materias primas se transforman en materiales. 3. Con estos materiales se elaboran los productos. Así, de los bosques se extraen los troncos de los árboles, que se transforman en tablones de madera con los que luego se construyen los muebles. 2. Materias de uso técnico. Entre los materiales más utilizados para elaborar productos tecnológicos destacan las maderas y los materiales plásticos, metálicos, pétreos, cerámicos y textiles. Maderas. Se obtienen de la parte leñosa de los árboles. El abeto, el pino, el nogal y el castaño son algunas de las diferentes especies arbóreas aprovechables que existen en la naturaleza. Aproximadamente, el 50% de la madera que se extrae de los árboles se utiliza como combustible (sustancia que arde con facilidad); el resto se destina a la industria papelera y a la fabricación de muebles, elementos de construcción (vigas, escaleras ) y decorativos (esculturas, marcos de fotografías ). Según los árboles de los que proceden, las maderas se clasifican en blandas y duras. Materiales plásticos. Se obtienen artificialmente a partir del petróleo, el carbón, el gas natural, los materiales vegetales (celulosa) y las proteínas de los animales. El celofán, el PVC (cloruro de polivinilo, es uno de los plásticos más utilizados en la industria. Se emplea en la fabricación de tuberías, mangueras, recubrimiento de cables, cuero sintético ) y el caucho, entre otros, son materiales plásticos. Los plásticos se utilizan para fabricar tuberías, embalajes, juguetes, recipientes, revestimientos de cables 2ºESO Página 2

3 Materiales metálicos. Se extraen de los minerales que forman parte de las rocas. Según contengas hierro o no, se pueden clasificar en: Materiales ferrosos. Estos materiales contienen hierro. Entre ellos se encuentran el hierro, el acero y las fundiciones. Materiales no ferrosos. Son materiales metálicos que no contienen hierro, como el cobre, el bronce y el aluminio. Los metales poseen un gran número de aplicaciones: estructuras y piezas de máquinas, herramientas, elementos de unión, componentes electrónicos, marcos de ventana, muebles, objetos de bisutería, tuberías Materiales pétreos. Se extraen de las rocas en diferentes formas, desde grandes bloques hasta arenilla. Son materiales pétreos el mármol, la pizarra, el vidrio, el yeso, el cemento y el hormigón, entre otros. Normalmente se utilizan como materiales de construcción. Materiales cerámicos. Se obtienen moldeando arcilla y sometiéndola después a un proceso de cocción a altas temperaturas en un horno. Un ladrillo y una teja, un botijo, una vajilla e, incluso, un lavabo son ejemplos de productos fabricados con materiales cerámicos. 2ºESO Página 3

4 Materiales textiles. Estos materiales se utilizan en forma de hilos para elaborar tejidos. Pueden ser naturales, si se obtienen directamente de materias primas como la lana, el algodón, la seda, el lino Otros, como el nailon y la lycra, son sintéticos (obtenidos por procedimientos químicos o industriales que reproducen la composición y propiedades de algunos cuerpos naturales), es decir, no proceden de materias primas. 3. Propiedades de los materiales. Ya sabes qué son los materiales, cuáles se utilizan más y de donde proceden, pero construirías una mesa de goma, un paraguas de lana o unas tijeras de cartón? Por qué? Todos los materiales poseen una serie de propiedades que, además de diferenciarlos unos de otros, determinan su utilidad para el ser humano o el uso al que se destinan. Las propiedades de un material se definen como el conjunto de características que hacen que se comporte de una manera determinada ante estímulos como la luz, el calor, la aplicación de fuerzas, el medio ambiente, la presencia de otros materiales, etcétera. Para facilitar su estudio, las propiedades de los materiales se clasifican en tres grandes grupos: físicas, químicas y ecológicas. 3.1 Propiedades físicas. Estas propiedades se ponen de manifiesto ante estímulos como la electricidad, la luz, el calor o la aplicación de fuerzas. Propiedades eléctricas. Son las que determinan el comportamiento de un material cuando a través de él circula una corriente eléctrica. Conductividad eléctrica. Es la propiedad que tienen los materiales de transmitir la electricidad. Se distinguen, así, materiales conductores, si permiten el paso de la corriente eléctrica a través de ellos, y materiales aislantes en el caso contrario. Todos los metales son buenos conductores de la electricidad, a diferencia de los materiales plásticos y las maderas, que se consideran aislantes. Advertencia! Algunos materiales aislantes son, en realidad, malos conductores, ya que en determinadas circunstancias pueden conducir la electricidad. Por ejemplo, la madera es un material aislante, pero se hace conductora cuando está húmeda. Propiedades ópticas. Se ponen de manifiesto cuando la luz incide sobre un material. En función de su comportamiento ante la luz, los materiales se clasifican en: 2ºESO Página 4

5 Opacos. No se pueden ver objetos a través de ellos, ya que no permiten el paso de la luz. Entre otros ejemplos puede citarse la madera, los metales, el cartón y la cerámica. Transparentes. Los objetos se ven claramente a través de estos materiales, pues dejan que los rayos de luz los atraviesen. Son materiales transparentes el vidrio, algunos plásticos, etc. Traslúcidos. Estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan ver con nitidez lo que hay entre ellos. Tal es el caso de una tela fina, el papel cebolla, etc. Propiedades térmicas. Las propiedades térmicas determinan el comportamiento de los materiales ante el calor. Entre los más importantes cabe destacar la conductividad térmica, la dilatación, la contracción y la fusibilidad. Conductividad térmica. Algunos materiales son conductores térmicos, pues transmiten el calor con rapidez y, por ello, producen una sensación fría al tocarlos. Otros, sin embargo, no transmiten el calor y se denominan aislantes térmicos. La conductividad térmica es la propiedad de los materiales de transmitir el calor. Los metales son buenos conductores térmicos. La madera y los materiales plásticos, por el contrario, son aislantes térmicos. Por ejemplo, el mango y las asas del cucharón, de la sartén y de la olla están hechos de materiales aislantes (madera y plástico) para impedir que nos quememos cuando cocinamos. Dilatación, contracción y fusibilidad La dilatación consiste en el aumento del tamaño que experimenta un material cuando se eleva su temperatura. Aunque todos los materiales presentan esta propiedad, los metales son especialmente sensibles a ella. Por el contrario, si se hace descender la temperatura de un material, es decir, si se enfría, se contrae y disminuye su tamaño. A diferencia de la madera, los metales, algunos plásticos y el vidrio pueden pasar del estado sólido al líquido al elevar la temperatura. Esta propiedad se denomina fusibilidad. El anillo de Gravesande. Para estudiar la dilatación térmica se utiliza el piroscopio o anillo de Gravesande, que consta de una esfera de latón y un aro del mismo material. En condiciones ambientales, la bola pasa a través del aro; sin embargo, cuando se calienta la bola con una llama no puede pasar al dilatarse. 2ºESO Página 5

6 Propiedades mecánicas. Describen el comportamiento de los materiales cuando se los somete a la acción de fuerzas exteriores. Las propiedades mecánicas más importantes son la elasticidad, la plasticidad, la maleabilidad, la ductilidad, la dureza, la resistencia mecánica, la tenacidad y la fragilidad. Elasticidad y plasticidad. Si te fijas en la figura de arriba, podrás observar que la goma es un material elástico, ya que recupera su forma original cuando dejas de estirarla. La plastilina, en cambio, es un material plástico, pues permanece deformada aun después de dejar de manipularla. La elasticidad es la propiedad de los materiales de recuperar su tamaño y forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. La plasticidad es la propiedad de los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes cuando actúa sobre ellos una fuerza. Maleabilidad y ductilidad. Algunos objetos están compuestos por láminas de un determinado material o bien por cables o hilos. La propiedad de ciertos materiales de extenderse en planchas o láminas recibe el nombre de maleabilidad, y los materiales que la presentan se denominan maleables. La propiedad de algunos materiales de extenderse formando cables o hilos se llama ductilidad, y dúctiles los materiales que la poseen. Dureza. Escala de Mohs. El geólogo austriaco Friedrich Mohs ( ) elaboró la escala de minerales que lleva su nombre, en la que estos se gradúan del 1 al 10 según se dureza (de menos a más). 2ºESO Página 6

7 1. Talco 2. Yeso 3. Calcita 4. Fluorita 5. Apatito 6. Ortosa 7. Cuarzo 8. Topacio 9. Corindón 10. Diamante Qué material crees que es más duro, el yeso o el diamante? Si observas la escala de arriba, el yeso es más blando que el cuarzo, y éste, a su vez, es más blando que el diamante, considerado el más duro de los materiales, ya que es capaz de rayar a todos los que figuran en la escala, pero únicamente puede ser rayado por otro diamante. La dureza se define como la resistencia que opone un material de ser rayado. Resistencia mecánica. Para introducir de nuevo el muñeco en la caja es preciso comprimir el muelle que lo sujeta. La estantería se ha curvado por el peso de los libros. Se denomina resistencia mecánica la propiedad de algunos materiales de soportar esfuerzos sin romperse. Tenacidad y fragilidad. Cuando se golpea con un martillo un objeto de metal, como, por ejemplo, una campana, esta no se rompe. Sin embargo, si golpeamos un espejo o un objeto de vidrio, se rompe con gran facilidad. Algunos materiales oponen una gran resistencia a romperse cuando son golpeados. Esta propiedad se denomina tenacidad, y la contraria, fragilidad. La resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado se llama tenacidad. 2ºESO Página 7

8 La resistencia de un material de romperse fácilmente cuando es golpeado se denomina fragilidad. Propiedades acústicas. Estas propiedades determinan la respuesta de los materiales ante un estímulo externo como el sonido. Conductividad acústica. Algunos materiales, como los metales, son buenos transmisores del sonido. Otros, como la fibra de vidrio, el corcho y los plásticos en general, dificultan la transmisión del sonido y se denominan por ello aislantes acústicos. La conductividad acústica es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido Propiedades químicas. Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debido a la interacción con otras sustancias. Oxidación. Una de las propiedades químicas que más nos interesa es la facilidad que tiene un material de oxidarse, es decir de reaccionar con el oxígeno del aire o del agua. Los materiales más sensibles a la oxidación son los metales. La oxidación es la transformación que sufren la mayoría de los metales en contacto con el aire y el agua. 3.3 Propiedades ecológicas. Según el impacto que los materiales producen en el medio ambiente, se clasifican en reciclables, tóxicos, biodegradables y renovables. Reciclables. Son los materiales que se pueden reutilizar. El vidrio, el papel, el cartón, el metal y los plásticos son ejemplos de materiales que se pueden reciclar. El reciclaje de materiales no sólo contribuye a conservar los recursos naturales (los árboles, los minerales, el petróleo ); también evita la acumulación de grandes cantidades de residuos. Tóxicos. Estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos (las plantas, los animales, las personas ) y contaminan el suelo, el agua y la atmósfera. 2ºESO Página 8

9 Las pilas contienen sustancias químicas muy contaminantes, como el mercurio. Deposita las pilas usadas en los contenedores destinados a este uso para que el mercurio pueda eliminarse de manera que no ocasione el deterioro del medio ambiente. Biodegradables. Con el paso del tiempo, la materia se descompone de forma natural en sustancias más simples. Los materiales que no se degradan naturalmente, denominados no biodegradables, permanecen en los ríos, los mares y la atmósfera prácticamente para siempre. Renovables. Las materias primas renovables son aquellas que existen en la naturaleza de forma ilimitada, ya que se pueden regenerar. La lana, el algodón y la madera son ejemplos de materias primas renovables. Hay otros materias primas, como el petróleo o los minerales, que no son renovables, es decir, pueden llegar a agotarse con el tiempo. 2ºESO Página 9