3.  Materiales Artificiales

La moderna industria química ha hecho posible el desarrollo de nuevos materiales.  Los dos materiales artificiales más antiguos son el vidrio y el papel.

Al estar compuesto fundamentalmente de silicio, el vidrio es un material muy fácil de conseguir. En la actualidad, los principales componentes del vidrio son el sílice, el carbonato sódico y el carbonato cálcico.

Vidrio

Es un error denominar “cristal” al vidrio. En el cristal, los átomos están ordenados formando una estructura geométrica, mientras que el vidrio es un material amorfo desde el punto de vista molecular. La confusión se debe a que muchos cristales son transparentes. Cuando el vidrio es de alta calidad se acepta la denominación de “cristal” aplicado a él; tal es el caso del cristal de Bohemia o el de Murano.

Cristal

La famosa fibra óptica, que permite la transmisión de decenas de miles de comunicaciones simultáneas por un hilo más fino que un cabello humano, está hecha de vidrio, se trata de un vidrio especial muy rico en silicio.

Fibra óptica

El papel sigue siendo el material más utilizado para la difusión del conocimiento humano. El primer material de esta clase es el papiro, una planta herbácea con un tallo fibroso muy abundante en las riberas del Nilo. También se usaba el pergamino, fabricado a partir de  pieles de animales de corral. Ambos materiales requerían un complejo proceso de elaboración, por lo que a lo largo de la Edad Media fue imponiéndose poco a poco el uso del papel.

El principal componente del moderno papel industrial es la celulosa, la materia prima que necesita la industria papelera es la madera. Su elaboración comienza con el triturado de la madera, del que resulta una pasta que debe someterse a un proceso de refinado para descomponer las fibras y eliminar todo lo que no sea celulosa; luego se añade cola a la pasta para evitar que la tinta se corra, se agregan diversos aditivos, pigmentos y sustancias aglutinantes; y finalmente se somete la pasta a prensado.

La demanda actual de papel es alta, lo que contribuye a la deforestación de nuestro planeta; pero se trata de un material fácilmente reciclable. El papel reciclado no es tan blanco como el original y resulta algo más costos. En  nuestra mano está evitar ese desastre, separando nuestros desechos de papel del resto de la basura para depositarlos en los contenedores adecuados y comprando papel reciclado aunque sea un poco más caro.

Papel Reciclado

Papel normal

3.1. Materiales de construcción: cementos y hormigones.

Existen aglomerantes naturales que se emplean desde hace mucho tiempo. Los egipcios se valían de yeso y diversas formas de mortero (mezclas de arena y cal). Los romanos, dieron un paso hacia adelante con el opus caementicium, compuesto con cal y ceniza volcánica del Vesubio, conocida como puzolana.

Puzolana

Hoy en día existe un tipo de cemento para cada necesidad, pero básicamente todos se elaboran a partir de arcilla y roca caliza finamente pulverizada y sometida a un proceso de cocción. Al producto obtenido, denominado clinker, se le suele añadir un poco de yeso. Los componentes químicos del cemento son silicatos de calcio y eventualmente otros metales como el hierro, el aluminio o el magnesio.

 En el año 1824, el inglés Joseph Apsdin patentaba el cemento más difundido en nuestros días, el cemento Portland. El proceso, que según el tipo de cemento puede durar desde algunos minutos hasta varias horas, recibe el nombre de fraguado. El cemento Portland es el más usado en las obras comunes de construcción, sin embargo las grandes obras de ingeniería se hacen  con cementos especiales. Con cemento como aglutinante y diversos componentes áridos se elabora el hormigón, una piedra artificial capaz de soportar esfuerzos elevadísimos. Si se añaden gravillas de acero se obtiene un material muy resistente a todo tipo de tensiones: el hormigón armado. Presas como la de Assuan, en el Nilo, son enormes moles de hormigón armado.

Presa de Assuna

A mediados del siglo XX se generalizó el uso del cemento Portland que fraguaba muy rápidamente, lo que optimizaba el coste de fabricación de viguetas y forjados. Con el tiempo se pudo comprobar que la estructura molecular de este cemento era inestable, y más de un edificio se ha venido abajo a causa de este problema, conocido como aluminosis.

 3.2. Los modernos materiales artificiales: los polímeros.

Los polímeros son sustancias constituidas por moléculas enormes, resultado de la concatenación 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 a los artificiales. Un buen ejemplo es el colágeno, fibra que hace posible la cohesión de tejidos como la piel y los músculos.

Ilustres químicos como Dalton, Mendeleiev o kekulé han inundado el mercado con una asombrosa variedad de polímeros.

Un criterio de clasificación es el comportamiento de los polímeros ante el calor, tenemos:

-         Polímeros termoplásticos, se reblandecen por acción del calor sin que su estructura molecular sufra alteraciones.

-         Polímeros termoestables, una vez enfriados no pueden volver a ser moldeados por efecto del calor, si se calientan acaban descomponiéndose.

Los diferentes tipos de polímeros según sus propiedades mecánicas.

-         Elastómeros: capaces de soportar grandes deformaciones sin llegar a romperse y de recuperar su forma original.

-         Plastómeros: al sufrir una deformación no recuperan su forma original cuando el esfuerzo desaparece.

-         Fibras: presentan alta resistencia a las deformaciones ante esfuerzos de tracción.

-         Recubrimientos: sustancias líquidas que forman una fina película protectora.

-         Adhesivos: capaces de formar fuertes enlaces con las superficies con las que entran en contacto.

Caucho

Fibra de nailon

Polímeros más usuales.