ENLACE QUIMICO APLICADOA LA CONSTRUCCION

Química General

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGOEscuela Profesional De Ingeniería Civil

PROFESOR

GILMER CONCEPCION URTEAGA

INTEGRANTES

ABANTO VILLANUEVA CATHERINE

ROMERO CALDERÓN BRAYAN

VARGAS CARBAJAL JOSE OSWALDO

ÁVILA CHÁVEZ SANTIAGO

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INTRODUCCION

El átomo es la entidad más pequeña que influye directamente en las propiedades de los

materiales. En este trabajo se repasara de qué manera podemos inferir de inmediato

algunas de las características químicas y formación de enlaces de los elementos. Estas

características determinan y tipo y la fuerza de los enlaces que el elemento puede formar

con los átomos (elementos). El tipo y la fuerza del enlace determinan las propiedades

físicas y mecánicas del material sólido que se forma.

En el presente informe de investigación, se trata del enlace químico aplicada a la

ingeniería civil, donde veremos lo importante que es los enlaces químicos para poder

explicar y tomar decisiones sobre los materiales a utilizar en la construcción, y de esta

manera relacionarlos con distintas materias existentes en la naturaleza.

Se menciona los materiales más importantes donde existen los tres tipos de enlaces

iónico, metálico y covalente.

OBJETIVOS

- Tener un conocimiento general sobre cómo se realizan los enlaces químicos en

la materia.

- Conocer que tipos de enlaces están presentes en la construcción.

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ENLACE QUIMICO

abemos que la manera en

que los átomos se enlazan

ejercen un efecto profundo

sobre las propiedades físicas y

químicas delas sustancias. ¿Qué es

un enlace químico? Aunque esta

pregunta se puede responder de

diversas formas, el enlace se define

como la fuerza que mantiene juntos a grupos de dos o más átomos y hace que funcionen

como unidad. Por ejemplo en el agua la unidad fundamental es la molécula H-O-H cuyos

átomos se mantienen juntos por dos enlaces O-H. Se obtiene información acerca de la

fuerza del enlace midiendo la energía necesaria para romperlo, o sea la energía de

enlace.

Veremos cómo los átomos interaccionan entre sí de diversas formas para formar

agregados y se considerarán ejemplos específicos para ilustrar los diversos tipos de

enlace. Existen tres tipos importantes de enlaces que se forman entre los átomos de un

compuesto: iónico(o electrovalente), covalente (polar, no polar y el coordinado) y el

enlace metálico.

EL ENLACE IÓNICO

Los elementos químicos situados

a la izquierda del sistema

periódico son los que menos

electrones han de perder para

adquirir estructura electrónica de

gas noble. Recordemos que el

número de la columna donde se

encuentran coincide con el

número de electrones de

valencia. De esta forma los

elementos de la primera

columna, sólo han de perder un

electrón para pasar a tener 8 en el último nivel (excepto el litio que pasaría a tener 2,

S

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como el gas noble helio). Análogamente sucedería con los de las columnas II y III que

tendrían 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 COVALENTE

El modelo de enlace entre iones no se puede

utilizar para explicar la unión entre cualquier

pareja de átomos. Si dos átomos son

iguales, no existe ninguna razón que

justifique que uno de estos átomos se

transforme en ión. Para justificar estas

situaciones se utiliza otro modelo de enlace.

Cuando los átomos que forman un enlace

comparten sus electrones con la finalidad de

cumplir con la regla de los ocho, se forma un

enlace. El tipo de enlace que se observa en

la molécula de hidrógeno y en otras

moléculas en que los electrones son

compartidos por los dos núcleos se llama enlace covalente.

Hasta el momento se han considerado dos tipos de enlace extremos. En el enlace

iónico, los átomos que participan son tan distintos que ganan o pierden uno o más

electrones para formar iones con carga opuesta. El enlace se debe a las atracciones

entre los iones. En el enlace covalente dos átomos idénticos comparten electrones de

manera igual. La formación del enlace se debe a la atracción mutua de los dos núcleos

hacia los electrones compartidos. Entre estos extremos se encuentran casos

intermedios en los cuales los átomos no son tan distintos que ganen o pierdan

electrones en su totalidad, pero son bastante distintos para que haya un compartimento

desigual de electrones y se forme lo que se conoce como enlace covalente polar.

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Cuando el par de electrones compartidos pertenece solo a uno de los átomos se

presenta un enlace covalente coordinado o dativo. El átomo que aporta el par de

electrones se llama donador y el que los recibe receptor o aceptor.

ENLACE METÁLICO

Por último estudiaremos el enlace metálico, su

importancia la podemos ver en el hecho de que

las 3/4 partes de elementos del sistema periódico

son metales. El papel que estas sustancias han

tenido en el desarrollo de la humanidad es tan

importante que incluso se distingue entre la edad

de piedra, la edad del bronce y la del hierro. De

los 90 elementos que se presentan en la

naturaleza algunos metales como el sodio y el magnesio, pueden extraerse de los

océanos donde se encuentran disueltos. Los demás metales se suelen obtener a partir

de depósitos minerales que se hallan encima o debajo de la superficie terrestre. Algunos

metales son tan poco reactivos que es posible encontrarlos directamente en forma

elemental, este es el caso del oro, la plata y el platino. Otros se encuentran formando

parte de distintos compuestos químicos. En general presentan propiedades muy

peculiares que los han diferenciado desde hace siglos de las restantes sustancias, tales

como: ser excelentes conductores del calor y la electricidad en estado sólido, ser

fácilmente deformables (lo que permite trabajarlos y fabricar con ellos objetos de

distintas 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 CONSTRUCCION

Los materiales utilizados en ingeniería se dividen en tres grupos principalesmateriales metálicos, polímeros, y cerámicos. Y además de estos tres grupos de

materiales se tomaron en cuenta dos más los materiales compuestos y materiales

electrónicos dada su gran importancia dentro de la ingeniería

Materiales metálicos.

Son sustancias inorgánicas compuesto por uno o más elementos metálicos como el

hierro, el acero, el cobre, el aluminio, el níquel, y el titanio y pueden contener elementos

no metálicos como carbono, nitrógeno y oxígeno. Los metales tienen una estructura

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cristalina en donde los átomos están acomodados de una forma ordenada. En general

los metales son buenos conductores térmicos y eléctricos son resistentes y dúctiles y

suelen dividirse en dos clases aleaciones y metales ferrosos o aleaciones y metales no

ferrosos.

Materiales polímeros.

Constan de largas cadenas o redes moleculares que frecuentemente se basan en

compuestos orgánicos y la mayoría de los polímeros no son cristalinos pero hay mezclas

con regiones cristalinas y no cristalinas su resistencia y ductilidad varían

considerablemente estos materiales son malos conductores y por lo cual se usan como

aislantes.

Materiales cerámicos.

Son materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos enlazados

químicamente entre sí y tienen una estructura donde pueden ser cristalinos o no

cristalinos o ambos tienen una gran dureza soportan altas temperaturas pero tienen una

desventaja son muy frágiles. Sus ventajas industriales su peso ligero, gran resistencia

al desgaste, dureza, y resistencia a altas temperaturas y además tienen propiedades

aislantes

Materiales compuestos.

Puede definirse como dos o más materiales integrados para formar un material nuevo

los constituyentes conservan sus propiedades pero el nuevo compuesto tendrá nuevas

y distintas propiedades.

MATERIALES DE CONSTRUCCION DONDE SE PRESENTAN LOS TIPOS DEENLACES QUMICOS, ENTRE ELLOS TENEMOS:

EN LOS AFREGADOSSe entiende por agregados a una colección de

partículas de diversos tamaños que se pueden

encontrar en la naturaleza, ya sea en forma de

finos, arenas y gravas o como resultado de la

trituración de rocas. Cuando el agregado proviene

de la desintegración de las rocas debido a la

acción de diversos agentes naturales se le llama

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agregado natural, y cuando proviene de la desintegración provocada por la mano del

hombre se le puede distinguir como agregado de trituración, pues éste método es el que

generalmente se aplica para obtener el tamaño adecuado.

Los agregados naturales y los de trituración se distinguen por tener por

lo general un comportamiento constructivo diferente, sin embargo se pueden llegar a

combinar 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 las

metamórficas, y es de esperarse

que las cualidades físicas y

mecánicas de la roca madre se

conserven en sus agregados.

En la actualidad es posible

producir algunos tipos de

agregado de manera artificial,

como por ejemplo la perlita y la vermiculita que se obtienen de la cocción de espumas

volcánicas, otro ejemplo lo constituye el agregado ligero que se obtiene de la expansión

por cocción de nódulos de arcilla, en general a estos agregados se les puede llamar

agregados sintéticos. Existen otros materiales resultado de la actividad industrial que

bajo ciertas condiciones pudieran usarse como agregados (en lugar de almacenarse

como desperdicio), como la escoria de alto horno, la arena sílica residual del moldeo de

motores, la ceniza de carbón quemado y otros.

Los agregados ya sean naturales, triturados o sintéticos se emplean en una gran

variedad 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 concretos

asfálticos, elaboración de morteros hidráulicos, construcción de bases y subbases en

carreteras, acabados en general, protección y decoración en techos y azoteas, balasto

en ferrocarriles y otras.

CONCRETO

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El concreto se constituye aproximadamente de entre 70-80% de agregados (grava y

arena) en volumen, el resto es pasta de

cemento. La pasta de cemento a su vez

se compone de un 30-50% de cemento

en volumen y el resto es agua muestra

esquemáticamente la

estructura del concreto.

Como se puede observar el agregado ocupa el mayor volumen del

concreto, este ingrediente es uno de los más abundantes en la corteza terrestr

e, aunque no necesariamente él más barato, especialmente cuando se requiere

someterlo a un proceso de trituración, cribado y/o lavado. El cemento, es sin lugar a

dudas el ingrediente más caro con el que se elabora el concreto, gran parte de los

conocimientos que contiene la tecnología del concreto van encaminados hacia el uso

racional de este ingrediente. El cemento se debe emplear sólo en las cantidades

adecuadas para cumplir con la resistencia y durabilidad concebidas para la aplicación

en particular, los excesos generalmente acarrean efectos colaterales ya sea en el estado

fresco o en el estado endurecido, además de que encarece las obras. Es una impresión

personal del autor, que en México la gran masa de consumidores empíricos de

materiales como el cemento y el acero desperdician cada año una gran cantidad de

dinero en el uso excesivo (sin control) de

estos dos materiales (la creencia de que más acero y más cemento dan por

resultado una construcción más fuerte, ha sido y continúa siendo un gran error).

Por otro lado, el agua, la cual

también tiene un precio que no

hay que subestimar, es un

recurso natural cada vez más

escaso y difícil de conseguir. El

agua potable es más que

suficiente para elaborar

concreto, sin embargo, por la

necesidad tan grande de

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reservar este preciado recurso para consumo humano, en algunas ciudades como la de

México, en el futuro y por ley, algunas industrias como la del concreto premezclado

tendrán que emplear el efluente de las plantas de tratamiento de aguas residuales para

elaborar su concreto. Esto plantea un gran reto en el control de la calidad tanto de las

aguas tratadas como del concreto elaborado con dicho ingrediente.

Como parte de la estructura del concreto se debe incluir el aire que se encuentre en la

masa. El aire puede ser aquel que se produce en forma natural durante el mezclado y

colocación del concreto en las cimbras, en cuyo caso se llama aire atrapado, este aire

constituye hasta un 2% en volumen, pero puede ser más, especialmente si la colocación

ha sido defectuosa. La forma de las burbujas de aire atrapadas es irregular. Por otro

lado cuando se introduce intencionalmente aire en el concreto, generalmente por medio

de un aditivo, la forma de las burbujas es esférica. El aire introducido se genera durante

el mezclado, este tipo de aire se introduce intencionalmente en el concreto para

protegerlo contra los efectos del intemperismo, la cantidad de aire varía entre 4 y 6 %.

EL ACERO

Acero no Aleado

La dureza, puede prever de una

catástrofe producida por una

concentración de tensiones puntuales.

Coste por el material y transporte

(debido al peso) aumentan con aceros

de bajo límite elástico, por la necesidad

de piezas de dimensiones grandes. Los

costes 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

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Cobre o Cromo (el coste de estos aceros es de un 20%,pero no necesita

mantenimiento).

Acero Aleado

Unión 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 el

cromo 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 todas

las temperaturas

Las aplicaciones más típicas son:

Estructuras de acero; entre las cuales podemos encontrar las obras de edificación como

de 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 armado

Se necesita acero para dar ductilidad al hormigón La composición del acero le da el

fabricante, 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 Conectores

Muchas estructuras estan unidas mediante tornillos. Han de tener una relación

resistencia-dureza adecuada. Cuando están sometidos a cargas fluctuantes. Una

resistencia adecuada a fatiga es

necesario.

Tonillos negros

Tiene cantidad < 0.5% C

Han de aguantar cargas a cortante y

flexión

Resistencia a tracción: 391-590 MPa

Mínimo límite elástico: 235-314 MPa

Tornillos de alta resistencia:

Las dos partes son conectadas por fricción

Tornillos de alta resistencia. Son aceros de baja aleación: Cr-Mo, Ni-Cr-Mo

Cables de Puentes

Las propiedades mecánicas necesarias: alta resistencia, dureza, resistencia a la fatiga:

debido a las cargas fluctuantes del tráfico y cargas del viento. Resistencia a la corrosión

la fabricación en frío: 0.75-0.85 % C y 0.5%-0.7% Mn

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CONCLUSIONES

Que los enlaces químicos están presentes en toda materia y sobretodo en los materiales

utilizados para la construcción.

Como futuros ingenieros tener y conocer las consecuencias positivas y negativas que

producen los enlaces químicos en los materiales de construcción, y así poder tomar

buenas decisiones al elegir materiales

SUGERENCIAS

A los estudiantes de ingeniería civil, que siempre se debe tomar en cuenta las cusas

positivas y negativas que puedan producir los materiales de construcción en el

ambiente.