3. Materiales artificiales.

Gracias a la moderna industria química se han desarrollado nuevos materiales, que son lo artificiales. Aunque no todos son modernos, ya que algunos existían desde hace ya mucho tiempo. Los más antiguos son el vidrio y el papel.

- El vidrio: es un material muy fácil de conseguir, puesto que está compuesto especialmente de silicio. Los romanos también utilizaban el vidrio para elaborar objetos de bisutería y recipientes pequeños. Actualmente, sus principales componentes son el sílice, el carbono sódico y el carbono cálcico.
Es un error llamar cristal al vidrio porque el cristal hace referencia a materiales con átomos ordenados formando una estructura geométrica, sin embargo el vidrio es un material amorfo. Se confunden porque muchos cristales son transparentes.
En la actualidad el vidrio tiene nuevas aplicaciones como la fibra óptica, que permite la transmisión de muchísimas comunicaciones simultaneas por un hilo más fino que un cabello humano.

- El papel: sigue siendo el material más usado para la difusión del conocimiento humano, ya que es flexible y ligero. El primer material de esta clase fue el papiro, que era una planta herbácea con un tallo fibroso muy abundante en las riberas del Nilo. En los sitios donde no existía el papiro se utilizaba el pergamino, que se fabricaba con pieles de animales de corral. Ambos materiales eran tenían un proceso muy complejo, por lo que en la Edad Media empezó a imponerse el uso del papel.

Pergamino.

Papiro.

La celulosa es el principal componente del papel industrial, por lo que la industria papelera lo que necesita es la madera. Su elaboración empieza con el triturado de la madera, del que sale una pasta que debe someterse a un proceso de refinado para descomponer la fibras y eliminar lo que no sea celulosa; después se le agrega a la pasta cola para que la tinta no se corra al escribir; más tarde se añaden diversos aditivos; y al final se somete la pasta a prensado.
En la actualidad hay mucha demanda de papel, por lo que se está produciendo la deforestación del planeta. Como el papel reciclado no es tan
blanco como el original y es más costoso hay pocas personas que lo utilizan. Pero, ¿qué es más importante que un papel sea un poco más caro y amarillo o la destrucción de nuestros bosques?. Evitar este desastre estás en nuestras manos así que ya sabes colabora.

3.1. Materiales de construcción: cementos y hormigones.
Entre los modernos materiales de construcción, el acero es el material que ha permitido realizar proyectos colosales como los rascacielos, los puentes colgantes y las presas. Pero estas no serían posible sin el cemento.
Existen aglomerantes naturales que se usan hace mucho tiempo. Los egipcios utilizaban el yeso y diversas formas de montero (mezclas de arena y cal). Los romanos usaron el opus caementicium, compuesto con cal y ceniza volcánica del Vesubio, conocida como puzolana. Este material dejó de utilizarse, pasando al mortero, que fue el principal aglutinante en la Edad Media. Aunque todavía se hacen cementos con puzolana, ya que es un material que fragua con rapidez.
En la actualidad hay un tipo de cemento para cada necesidad constructiva, pero casi todos se fabrica con arcilla y roca caliza finamente pulverizadas y sometidas a un proceso de cocción. Al producto obtenido, llamado clinker, se le añade un poco de yeso. Los componentes químicos del cemento son silicatos de calcio y algunas veces otros metales como el hierro, el aluminio o el  manganeso.
En el año 1924, el inglés Joseph Apsdin patentaba el cemento Portlan (el más difundido de nuestros días). Cuando este cemento se mezcla con agua se desencadena una serie de reacciones químicas que tienen como resultado el endurecimiento de la mezcla hasta que tenga una consistencia pétrea. Este proceso recibe el nombre de fraguado. El cemento Portland es el más usado en las obras comunes, aunque en las grandes obras de ingeniería se requieren otros cementos especiales.

El hormigón se elabora con cemento y diversos componentes áridos (arena, grava y cantos rodados) y es una piedra artificial capaz de soportar esfuerzos elevadísimos. Si se le añaden gravillas de acero se obtiene un material muy resistente: el hormigón armado.

3.2. Los modernos materiales artificiales: los polímeros.

John Dalton

Los polímeros son sustancias constituidas por moléculas enormes, resultado de la concentración de un gran número de moléculas de tamaño normal llamadas monómeros. En bioquímica son muy comunes la celulosa, el almidón, las proteínas y el ADN. La naturaleza ha sido capaz de producir polímeros que superan en prestaciones  a los artificiales. Un ejemplo de ello es el colágeno, que es una fibra que hace posible la cohesión de tejidos como la piel y los músculos.
El proceso de la química iniciado en el siglo XIX por algunos químicos como John Dalton, Dimitri Mendeleiev o Friedrich A. Kekulé ha hecho posible un mercado con muchos polímeros que han revolucionado la ciencia de los materiales.
Un primer criterio de clasificación es el comportamiento de los polímeros ante el calor:

• Polímeros termoplásticos, que se reblandecen por acción del calor sin que su estructura molecular sufra alteraciones. 
• Polímeros termoestables, son aquellos que cuando se enfrían no pueden volver a calentarse porque acabarían descomponiéndose.

Según sus propiedades mecánicas, hay diferentes tipos:
                                   

- Elastómeros: polímeros capaces de soportar grandes deformaciones sin llegar a romperse y recuperar su forma original cuando el esfuerzo desaparece. Ejemplo: neopreno.
- Fibras: presentan alta resistencia a las deformaciones ante esfuezos de tracción. Ej: nailon.
- Recubrimientos: sustancias líquidas que pueden extenderse sobre superficies  formando una fina película protectora. Ej: barniz.
- Adhesivos: capaces de formar fuertes enlaces con las superficies con las que entran en contacto. Ej: cianocrilato.
- Plastómeros: son aquellos que al sufrir una deformación no recuperan su forma original cuando el esfuerzo desaparece. Son más conocidos como plásticos. Ejemplo: PVC.

A continuación, ofrecemos una relación entre los polímeros más usuales:

1. Polímeros Artificiales:

• Por reacciones de adición:

                   - Teflón: es el plástico más resistente al calor y al ataque de sustancias químicas. Es un                     componente muy importante en sartenes.

                    - Polimetacrilato: tiene la misma apariencia que el vidrio pero no se astilla. Sustituye al vidrio en cristales

Polietileno

                    - Poliisobutileno: se usa como adhesivo.
            - Buna: resistente al calor y a la abrasión, se usa para fabricar neumáticos.
            -Polietileno: objetos semirrígidos como juguetes.
            -PVC: son duros (usados en ventanas y puertas), pero se pueden ablandar si se añaden plastificantes (forros de libros).

• Por reacciones de condensación:

            -Poliamidas: fabricación de prendas de vestir, se secan rápidamente y no quieren planchado.
       

Poliéster

Baquelita

 -Poliésteres: pueden utilizarse para construir depósitos, piscinas.

-Poliuretanos: espuma de relleno para colchones. Material aislante en construcción.
-Baquelita: mangos de herramientas, aislantes eléctricos.
-Siliconas: uso como lubricante



2. Polímeros naturales:

• Por reacciones de adición:

           -Caucho: resistente al calor y a la abrasión; uso en fabricación de neumáticos.
           -Glúcidos: reserva energética, el almidón (vegetales) y el glucógeno (animales).

           -Lípidos: reserva energética y estructural.

• Por reacciones de condensación:

Ácido nucleico

          
-Proteínas: tienes muchas funciones como la estructural, reparto del     oxígeno a los tejidos, etc.
       


-Ácidos nucleicos: responsable de nuestro código genético y de la transferencia de la información de los genes a nuestros descendientes.

  

2. Materiales naturales.

2.1. Los derivados del petróleo. 

La palabra petróleo; procede del latín (petrus, piedra; y óleum, aceite); es nombre viene de su apariencia aceitosa y de su origen mineral. Es un líquido viscoso y oscuro. Se origina por la descomposición durante millones de años de la flora y la fauna marinas por la falta de oxígeno, la baja presión y las temperaturas elevadas. Lo encontraremos impregnando rocas porosas confinadas entre estratos de roca de impermeable, en profundidades que pueden ser desde la superficie hasta de miles de metros de la profundidad.
La composición química del petróleo es una mezcla de hidrocarburos, es decir, compuestos constituidos por cadenas moleculares de carbono e hidrógeno de variada longitud. Contiene diferentes tipos de hidrocarburos, desde los más simples como el metano hasta largas y pesadas cadenas como los que forman los asfaltos. Otros elementos se encuentran en pequeñas proporciones como el oxígeno, el nitrógeno y el azufre.
En la actualidad, los derivados del petróleo son muy importantes para nuestra vida diaria. Los combustibles que se obtienen del petróleo cubren el 70% de las necesidades energéticas mundiales. Pero este combustible tiene un doble problema: por un lado, se trata de un recurso limitado; por otro lado, contaminan al medioambiente y tienen que respetar las políticas del petróleo.
El petróleo crudo tiene poca utilidad, por eso es necesario refinarlo. Las refinerías son grandes plantas industriales en las que el petróleo es sometido a procesos físicos y químicos con el fin de obtener diferentes hidrocarburos de los que está compuesto. El principal  proceso físico es la destilación: donde el petróleo evaporado asciende por una estructura llamada torre de fraccionamiento; en ella el vapor se va enfriando para que se separen los diferentes hidrocarburos, aunque los más pesados necesitan condiciones especiales, ya que tienen que destilarse al vacío. El principal proceso químico es la descomposición térmica, que consiste en el calentamiento del crudo a grandes presiones, por lo que no hay evaporación sino descomposición.
Una vez concluido el proceso de refinado obtenemos una amplia variedad de hidrocarburos. Muchos de los productos son la materia prima de la industria petroquímica.

2.2. La piedra natural. 
Durante muchos siglos, la piedra natural la han utilizado para construir las pirámides de Egipto, las catedrales medievales, para la escritura, etc. Aunque tiene un problema que es el transporte. Hoy en día, la piedra natural ha sido sustituida en la construcción por el hormigón y el silestone, por lo que solo se emplea como elemento ornamental.
Las piedras naturales se pueden clasificar en cinco grupos:
• La arenisca: es una roca sedimentaria formada por arena y un aglutinante natural. Se usaban para la construcción de castillos, puentes, iglesias, etc.


• Las pizarras: son rocas metamórficas, es decir, rocas que después de haberse formado han sido sometidas a altas presiones y temperaturas que las han transformado. Gracias a su impermeabilidad son muy usadas en la construcción de tejados.

• Las rocas calizas: su principal componente es el carbonato cálcico. Ha sido el material más usado para la construcción de catedrales gracias a sus propiedades mecánicas y su facilidad para ser talladas en forma de bloques rectangulares. Aunque tienen un problema, el cual es que son muy vulnerables al ataque de los ácidos.
• El granito: es una roca intrusiva, es decir, formada a partir del magma a grandes profundidades, que se ha enfriado muy lentamente debido a las grandes presiones. El granito es extremadamente duro, pesado y resistente, lo que supone un inconveniente para transportarlo y trabajarlo. Actualmente, es muy utilizado para la elaboración de encimeras de cocina, las
lápidas, etc.

• El mármol: es una roca metamórfica. Es el mejor tipo de piedra para la ornamentación sin renunciar a las propiedades mecánicas. Se obtiene de la transformación de la roca caliza; pueden presentar desde tonos negros a blancos. En la actualidad es el principal material usado por la arquitectura funeraria.

 2.3. La madera. 
Es flexible, ligera, dura, abundante y fácil de trabajar. Esas características la han convertido en una de las materias primas más explotadas. Actualmente, se está produciendo la deforestación a un ritmo alarmante debido a su uso indiscriminado.
Los dos principales componentes de la madera son la celulosa y la lignina. La celulosa es un polisacárido obtenido de la unión de cientos de moléculas de glucosa mientras que la lignina está formada por alcoholes y ácidos.
Existen tantos tipos de madera como especies de árboles y cada una tiene aplicaciones específicas, tanto ornamentales como arquitectónicas.

2.4. los metales. 
Los metales son elementos que se distinguen por presentar algunas de las siguientes propiedades:
- Suelen tener apariencia brillante.
- Son dúctiles, es decir, pueden deformarse en frío para formar hilos.
- Son maleables,  es decir, pueden deformarse en frío para formar láminas.
- Son buenos conductores del calor y la electricidad.
- En soluciones acuosas forman iones positivos.

Los metales con facilidad con otros elementos, formando compuestos; por eso en la naturaleza están en forma de minerales. Los metales tienen un efecto indeseado causado por la reactividad de los metales es la corrosión. La excepción a esta regla son los metales nobles, que por su baja reactividad son los mejores para la industria de la joyería; donde los metales más empleados son el platino, el paladio y lo más apreciados el oro y la plata.
Muchos metales mejoran sus propiedades al mezclarse con uno o más elementos. Estas mezclas reciben el nombre de aleaciones. El bronce es una aleación formada por cobre y estaño; el latón se obtiene de una mezcla de cobre y cinc; la alpaca es un sucedáneo de la plata que tiene tres componentes: cinc, cobre y níquel. Al mezclar el hierro con el carbono dará acero.
El oro y la plata también deben unirse en aleación con otros metales para ponerse más duros.

1. Localización de la materia prima y de los principales productos.

Materia prima: elemento natural que no requiere elaboración (origen vegetal, animal, mineral)
Requisitos para que un elemento natural se considere materia prima:
1. Que el ser humano genere una necesidad y ese elemento sea capaz de cubrir dicha necesidad.
2. Que exista una abundancia y concentración adecuada para que sea rentable económicamente.
3. Que exista una tecnología para extraerlo y transformarlo.

1.1. Materias primas que han resultado fundamentales para la humanidad.
A lo largo del tiempo, ha crecido el número de materias primas y productos manufacturados a la misma vez que las necesidades humanas.
Los primeros humanos empezaron a utilizar minerales como el sílex o pedernal, que es una forma de dióxido de silicio muy dura y abundante con la que se fabricaban herramientas. También, utilizaban los huesos de los animales para fabricar instrumentos puntiagudos.
Además, empezaron a utilizar pieles para protegerse del frío. Más tarde, con la agricultura y la ganadería aparecieron nuevos materiales como la lana, el lino, etc.
También, aparecieron otros instrumentos buenos para la construcción como el uso de la madera, distintos tipos de piedra y el adobe que se conseguía mezclando hierba seca y arcilla para fabricar ladrillos.


1.2. Materias primas fundamentales en el mundo actual.
Hay varias materias primas que son muy importantes en la actualidad:
• El petróleo: es un recurso no renovable. Se obtiene del zooplancton y el futoplancton. Es una mezcla homogénea de distintos componentes que por <> se obtendrán diferentes componentes gasolina, butano, lubricante, etc. Aunque este combustible tiene importantes problemas: los gases de efecto invernadero y la lluvia ácida. Sus yacimientos más importantes están en Oriente Medio, Latinoamérica y Estados Unidos.

• El hierro: se conoce hace miles de años, aunque empezó a tener importancia desde la revolución industrial. Es barato y tiene mucha tenacidad, es decir, resistencia a deformarse ante esfuerzos bruscos. Se utiliza para la fabricación de automóviles, la construcción de edificios, etc. Sus principales reservas están en: Rusia, Sudamérica y la India. 

                                         

• El carbón: ha perdido importancia frente al petróleo, por eso está sigue siendo muy abundante. Sus mayores yacimientos se encuentran en Asia, aunque también hay muchos en Alemania. Se utiliza sobre todo en la industria térmica. El elemento más blando que tiene el carbón es el grafito y el más duro el diamante.

• El cobre: es uno de los metales más importantes por sus propiedades eléctricas, aunque también tiene otras propiedades, como la conductividad (conduce la electricidad), la maleabilidad (se puede hacer láminas) y la ductilidad (se puede hacer hilos). Sin embargo, mucho antes de que se descubriera la electricidad ya era un material muy importante.

• Los materiales semiconductores: son materiales que han superado al cobre en importancia por sus propiedades eléctricas. El más importante de estos es el silicio, que es el componente principal de los chips electrónicos y es muy abundante. También tiene materiales pocos conocidos pero esenciales para nuestra vida cotidiana como el tantalio, es un metal que tiene resistencia al calor y a la corrosión, lo que lo convierte en metales ideales para diseñar circuitos electrónicos muy pequeños y de bajo consumo; su principal productor es la República Democrática del Congo.