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1INTRODUCCIONEl átomo es la entidad más pequeña que influye directamente en las propiedades de losmateriales. En este trab...
2ENLACE QUIMICOabemos que la manera enque los átomos se enlazanejercen un efecto profundosobre las propiedades físicas yqu...
3como el gas noble helio). Análogamente sucedería con los de las columnas II y III quetendrían que perder 2 y 3 electrones...
4Cuando el par de electrones compartidos pertenece solo a uno de los átomos sepresenta un enlace covalente coordinado o da...
5cristalina en donde los átomos están acomodados de una forma ordenada. En generallos metales son buenos conductores térmi...
6agregado natural, y cuando proviene de la desintegración provocada por la mano delhombre se le puede distinguir como agre...
7El concreto se constituye aproximadamente de entre 70-80% de agregados (grava yarena) en volumen, el resto es pasta decem...
8reservar este preciado recurso para consumo humano, en algunas ciudades como la deMéxico, en el futuro y por ley, algunas...
9Cobre o Cromo (el coste de estos aceros es de un 20%,pero no necesitamantenimiento).Acero AleadoUnión íntima entre dos o ...
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Enlace quimico en la construccion

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  1. 1. ENLACE QUIMICO APLICADOA LA CONSTRUCCIONQuímica GeneralUNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOEscuela Profesional De Ingeniería CivilPROFESORGILMER CONCEPCION URTEAGAINTEGRANTESABANTO VILLANUEVA CATHERINEROMERO CALDERÓN BRAYANVARGAS CARBAJAL JOSE OSWALDOÁVILA CHÁVEZ SANTIAGO
  2. 2. 1INTRODUCCIONEl átomo es la entidad más pequeña que influye directamente en las propiedades de losmateriales. En este trabajo se repasara de qué manera podemos inferir de inmediatoalgunas de las características químicas y formación de enlaces de los elementos. Estascaracterísticas determinan y tipo y la fuerza de los enlaces que el elemento puede formarcon los átomos (elementos). El tipo y la fuerza del enlace determinan las propiedadesfísicas y mecánicas del material sólido que se forma.En el presente informe de investigación, se trata del enlace químico aplicada a laingeniería civil, donde veremos lo importante que es los enlaces químicos para poderexplicar y tomar decisiones sobre los materiales a utilizar en la construcción, y de estamanera relacionarlos con distintas materias existentes en la naturaleza.Se menciona los materiales más importantes donde existen los tres tipos de enlacesiónico, metálico y covalente.OBJETIVOS- Tener un conocimiento general sobre cómo se realizan los enlaces químicos enla materia.- Conocer que tipos de enlaces están presentes en la construcción.
  3. 3. 2ENLACE QUIMICOabemos que la manera enque los átomos se enlazanejercen un efecto profundosobre las propiedades físicas yquímicas delas sustancias. ¿Qué esun enlace químico? Aunque estapregunta se puede responder dediversas formas, el enlace se definecomo la fuerza que mantiene juntos a grupos de dos o más átomos y hace que funcionencomo unidad. Por ejemplo en el agua la unidad fundamental es la molécula H-O-H cuyosátomos se mantienen juntos por dos enlaces O-H. Se obtiene información acerca de lafuerza del enlace midiendo la energía necesaria para romperlo, o sea la energía deenlace.Veremos cómo los átomos interaccionan entre sí de diversas formas para formaragregados y se considerarán ejemplos específicos para ilustrar los diversos tipos deenlace. Existen tres tipos importantes de enlaces que se forman entre los átomos de uncompuesto: iónico(o electrovalente), covalente (polar, no polar y el coordinado) y elenlace metálico.EL ENLACE IÓNICOLos elementos químicos situadosa la izquierda del sistemaperiódico son los que menoselectrones han de perder paraadquirir estructura electrónica degas noble. Recordemos que elnúmero de la columna donde seencuentran coincide con elnúmero de electrones devalencia. De esta forma loselementos de la primeracolumna, sólo han de perder unelectrón para pasar a tener 8 en el último nivel (excepto el litio que pasaría a tener 2,S
  4. 4. 3como el gas noble helio). Análogamente sucedería con los de las columnas II y III quetendrían que perder 2 y 3 electrones respectivamente.El enlace iónico se forma cuando un átomo que pierde electrones relativamente fácil(metal) reacciona con otro que tiene una gran tendencia a ganar electrones (no metal).EL ENLACE COVALENTEEl modelo de enlace entre iones no se puedeutilizar para explicar la unión entre cualquierpareja de átomos. Si dos átomos soniguales, no existe ninguna razón quejustifique que uno de estos átomos setransforme en ión. Para justificar estassituaciones se utiliza otro modelo de enlace.Cuando los átomos que forman un enlacecomparten sus electrones con la finalidad decumplir con la regla de los ocho, se forma unenlace. El tipo de enlace que se observa enla molécula de hidrógeno y en otrasmoléculas en que los electrones soncompartidos por los dos núcleos se llama enlace covalente.Hasta el momento se han considerado dos tipos de enlace extremos. En el enlaceiónico, los átomos que participan son tan distintos que ganan o pierden uno o máselectrones para formar iones con carga opuesta. El enlace se debe a las atraccionesentre los iones. En el enlace covalente dos átomos idénticos comparten electrones demanera igual. La formación del enlace se debe a la atracción mutua de los dos núcleoshacia los electrones compartidos. Entre estos extremos se encuentran casosintermedios en los cuales los átomos no son tan distintos que ganen o pierdanelectrones en su totalidad, pero son bastante distintos para que haya un compartimentodesigual de electrones y se forme lo que se conoce como enlace covalente polar.
  5. 5. 4Cuando el par de electrones compartidos pertenece solo a uno de los átomos sepresenta un enlace covalente coordinado o dativo. El átomo que aporta el par deelectrones se llama donador y el que los recibe receptor o aceptor.ENLACE METÁLICOPor último estudiaremos el enlace metálico, suimportancia la podemos ver en el hecho de quelas 3/4 partes de elementos del sistema periódicoson metales. El papel que estas sustancias hantenido en el desarrollo de la humanidad es tanimportante que incluso se distingue entre la edadde piedra, la edad del bronce y la del hierro. Delos 90 elementos que se presentan en lanaturaleza algunos metales como el sodio y el magnesio, pueden extraerse de losocéanos donde se encuentran disueltos. Los demás metales se suelen obtener a partirde depósitos minerales que se hallan encima o debajo de la superficie terrestre. Algunosmetales son tan poco reactivos que es posible encontrarlos directamente en formaelemental, este es el caso del oro, la plata y el platino. Otros se encuentran formandoparte de distintos compuestos químicos. En general presentan propiedades muypeculiares que los han diferenciado desde hace siglos de las restantes sustancias, talescomo: ser excelentes conductores del calor y la electricidad en estado sólido, serfácilmente deformables (lo que permite trabajarlos y fabricar con ellos objetos dedistintas formas). Por otra parte suelen presentarse como sólidos de dureza variable,con muy diversos puntos de fusión y ebullición (el galio, por ejemplo, funde a 2978°mientras que otro metal, el tantalio, lo hace a casi3000°).MATERIALES UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCIONLos materiales utilizados en ingeniería se dividen en tres grupos principalesmateriales metálicos, polímeros, y cerámicos. Y además de estos tres grupos demateriales se tomaron en cuenta dos más los materiales compuestos y materialeselectrónicos dada su gran importancia dentro de la ingenieríaMateriales metálicos.Son sustancias inorgánicas compuesto por uno o más elementos metálicos como elhierro, el acero, el cobre, el aluminio, el níquel, y el titanio y pueden contener elementosno metálicos como carbono, nitrógeno y oxígeno. Los metales tienen una estructura
  6. 6. 5cristalina en donde los átomos están acomodados de una forma ordenada. En generallos metales son buenos conductores térmicos y eléctricos son resistentes y dúctiles ysuelen dividirse en dos clases aleaciones y metales ferrosos o aleaciones y metales noferrosos.Materiales polímeros.Constan de largas cadenas o redes moleculares que frecuentemente se basan encompuestos orgánicos y la mayoría de los polímeros no son cristalinos pero hay mezclascon regiones cristalinas y no cristalinas su resistencia y ductilidad varíanconsiderablemente estos materiales son malos conductores y por lo cual se usan comoaislantes.Materiales cerámicos.Son materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos enlazadosquímicamente entre sí y tienen una estructura donde pueden ser cristalinos o nocristalinos o ambos tienen una gran dureza soportan altas temperaturas pero tienen unadesventaja son muy frágiles. Sus ventajas industriales su peso ligero, gran resistenciaal desgaste, dureza, y resistencia a altas temperaturas y además tienen propiedadesaislantesMateriales compuestos.Puede definirse como dos o más materiales integrados para formar un material nuevolos constituyentes conservan sus propiedades pero el nuevo compuesto tendrá nuevasy distintas propiedades.MATERIALES DE CONSTRUCCION DONDE SE PRESENTAN LOS TIPOS DEENLACES QUMICOS, ENTRE ELLOS TENEMOS:EN LOS AFREGADOSSe entiende por agregados a una colección departículas de diversos tamaños que se puedenencontrar en la naturaleza, ya sea en forma definos, arenas y gravas o como resultado de latrituración de rocas. Cuando el agregado provienede la desintegración de las rocas debido a laacción de diversos agentes naturales se le llama
  7. 7. 6agregado natural, y cuando proviene de la desintegración provocada por la mano delhombre se le puede distinguir como agregado de trituración, pues éste método es el quegeneralmente se aplica para obtener el tamaño adecuado.Los agregados naturales y los de trituración se distinguen por tener porlo general un comportamiento constructivo diferente, sin embargo se pueden llegar acombinar teniendo la mezcla a su vez características diferentes.Los agregados que se emplean más en la construcción se derivan de las rocas ígneas,de las sedimentarias y de lasmetamórficas, y es de esperarseque las cualidades físicas ymecánicas de la roca madre seconserven en sus agregados.En la actualidad es posibleproducir algunos tipos deagregado de manera artificial,como por ejemplo la perlita y la vermiculita que se obtienen de la cocción de espumasvolcánicas, otro ejemplo lo constituye el agregado ligero que se obtiene de la expansiónpor cocción de nódulos de arcilla, en general a estos agregados se les puede llamaragregados sintéticos. Existen otros materiales resultado de la actividad industrial quebajo ciertas condiciones pudieran usarse como agregados (en lugar de almacenarsecomo desperdicio), como la escoria de alto horno, la arena sílica residual del moldeo demotores, la ceniza de carbón quemado y otros.Los agregados ya sean naturales, triturados o sintéticos se emplean en una granvariedad de obras de ingeniería civil, algunas de las aplicaciones pueden ser:construcción de filtros en drenes, filtros para retención de partículas sólidas del agua,rellenos en general, elaboración de concretos hidráulicos, elaboración de concretosasfálticos, elaboración de morteros hidráulicos, construcción de bases y subbases encarreteras, acabados en general, protección y decoración en techos y azoteas, balastoen ferrocarriles y otras.CONCRETO
  8. 8. 7El concreto se constituye aproximadamente de entre 70-80% de agregados (grava yarena) en volumen, el resto es pasta decemento. La pasta de cemento a su vezse compone de un 30-50% de cementoen volumen y el resto es agua muestraesquemáticamente laestructura del concreto.Como se puede observar el agregado ocupa el mayor volumen delconcreto, este ingrediente es uno de los más abundantes en la corteza terrestre, aunque no necesariamente él más barato, especialmente cuando se requieresometerlo a un proceso de trituración, cribado y/o lavado. El cemento, es sin lugar adudas el ingrediente más caro con el que se elabora el concreto, gran parte de losconocimientos que contiene la tecnología del concreto van encaminados hacia el usoracional de este ingrediente. El cemento se debe emplear sólo en las cantidadesadecuadas para cumplir con la resistencia y durabilidad concebidas para la aplicaciónen particular, los excesos generalmente acarrean efectos colaterales ya sea en el estadofresco o en el estado endurecido, además de que encarece las obras. Es una impresiónpersonal del autor, que en México la gran masa de consumidores empíricos demateriales como el cemento y el acero desperdician cada año una gran cantidad dedinero en el uso excesivo (sin control) deestos dos materiales (la creencia de que más acero y más cemento dan porresultado una construcción más fuerte, ha sido y continúa siendo un gran error).Por otro lado, el agua, la cualtambién tiene un precio que nohay que subestimar, es unrecurso natural cada vez másescaso y difícil de conseguir. Elagua potable es más quesuficiente para elaborarconcreto, sin embargo, por lanecesidad tan grande de
  9. 9. 8reservar este preciado recurso para consumo humano, en algunas ciudades como la deMéxico, en el futuro y por ley, algunas industrias como la del concreto premezcladotendrán que emplear el efluente de las plantas de tratamiento de aguas residuales paraelaborar su concreto. Esto plantea un gran reto en el control de la calidad tanto de lasaguas tratadas como del concreto elaborado con dicho ingrediente.Como parte de la estructura del concreto se debe incluir el aire que se encuentre en lamasa. El aire puede ser aquel que se produce en forma natural durante el mezclado ycolocación del concreto en las cimbras, en cuyo caso se llama aire atrapado, este aireconstituye hasta un 2% en volumen, pero puede ser más, especialmente si la colocaciónha sido defectuosa. La forma de las burbujas de aire atrapadas es irregular. Por otrolado cuando se introduce intencionalmente aire en el concreto, generalmente por mediode un aditivo, la forma de las burbujas es esférica. El aire introducido se genera duranteel mezclado, este tipo de aire se introduce intencionalmente en el concreto paraprotegerlo contra los efectos del intemperismo, la cantidad de aire varía entre 4 y 6 %.EL ACEROAcero no AleadoLa dureza, puede prever de unacatástrofe producida por unaconcentración de tensiones puntuales.Coste por el material y transporte(debido al peso) aumentan con acerosde bajo límite elástico, por la necesidadde piezas de dimensiones grandes. Loscostes de mantenimiento se reducirán si el acero no se Oxida. Se puede mejorar: 1)Pintando, 2) Recubrimiento metálico, 3) Protección catódica, 4) Añadiendo la aleación
  10. 10. 9Cobre o Cromo (el coste de estos aceros es de un 20%,pero no necesitamantenimiento).Acero AleadoUnión íntima entre dos o más metales en mezcla homogénea): <= 1.6% C, >= 0.6 %silicio, >= 1.6 % manganeso, + algún otro elemento, entre los cuales está: E cobre y elcromo mejoran la corrosión del acero. Un acero con >= 12% Cr, es un acero inoxidable.A cantidades altas de Ni y Mn: acero austenítico (resistencia alta y ductilidad) a todaslas temperaturasLas aplicaciones más típicas son:Estructuras de acero; entre las cuales podemos encontrar las obras de edificación comode ingeniería civil tales como: Cubiertas (Cerchas), Postes de suministro eléctrico,Puentes, Refuerzos de estructuras existente, apeos, Escaleras, altillos, etc.Barras de acero para hormigón:Barras pasivas para hormigón armadoSe necesita acero para dar ductilidad al hormigón La composición del acero le da elfabricante, es: < 0.25% C, CEV < 0.42- 051%. Además: < 0.06% S, < 0.06% P, < 0.012%OTRAS APLICACIONES DE LOS ACEROSAcero de Tornillos y ConectoresMuchas estructuras estan unidas mediante tornillos. Han de tener una relaciónresistencia-dureza adecuada. Cuando están sometidos a cargas fluctuantes. Unaresistencia adecuada a fatiga esnecesario.Tonillos negrosTiene cantidad < 0.5% CHan de aguantar cargas a cortante yflexiónResistencia a tracción: 391-590 MPaMínimo límite elástico: 235-314 MPaTornillos de alta resistencia:Las dos partes son conectadas por fricciónTornillos de alta resistencia. Son aceros de baja aleación: Cr-Mo, Ni-Cr-MoCables de PuentesLas propiedades mecánicas necesarias: alta resistencia, dureza, resistencia a la fatiga:debido a las cargas fluctuantes del tráfico y cargas del viento. Resistencia a la corrosiónla fabricación en frío: 0.75-0.85 % C y 0.5%-0.7% Mn
  11. 11. 10CONCLUSIONESQue los enlaces químicos están presentes en toda materia y sobretodo en los materialesutilizados para la construcción.Como futuros ingenieros tener y conocer las consecuencias positivas y negativas queproducen los enlaces químicos en los materiales de construcción, y así poder tomarbuenas decisiones al elegir materialesSUGERENCIASA los estudiantes de ingeniería civil, que siempre se debe tomar en cuenta las cusaspositivas y negativas que puedan producir los materiales de construcción en elambiente.

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