Enlace quimico en la construccion

1. ENLACE QUIMICO APLICADO
A LA CONSTRUCCION
QuímicaGeneral
UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
EscuelaProfesionalDeIngenieríaCivil
PROFESOR
GILMERCONCEPCION URTEAGA
INTEGRANTES
ABANTO VILLANUEVA CATHERINE
ROMERO CALDERÓN BRAYAN
VARGASCARBAJALJOSEOSWALDO
ÁVILA CHÁVEZ SANTIAGO

2. 1
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.
Enel presente informe deinvestigación,se trata del enlacequímicoaplicada a la
ingenieríacivil, donde veremos lo importante quees los enlacesquímicospara poder
explicary tomardecisionessobre los materiales a utilizar en laconstrucción,y de esta
manera relacionarlos con distintas materias existentes en la naturaleza.
Semenciona los materiales más importantes donde existen los tres tipos de enlaces
iónico,metálicoy covalente.
OBJETIVOS
-Tenerun conocimiento general sobrecómose realizan los enlacesquímicosen
la materia.
-Conocerque tipos de enlacesestánpresentes en laconstrucción.

3. 2
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 puederesponder 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
átomosse mantienen juntos por dos enlaces O-H. Se obtiene información acerca de la
fuerzadel enlace midiendo la energía necesaria para romperlo, o sea laenergía de
enlace.
Veremos cómo los átomos interaccionan entresí de diversas formas para formar
agregados y se considerarán ejemplosespecíficos para ilustrar los diversos tipos de
enlace. Existen tres tiposimportantes 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 químicossituados
a la izquierda del sistema
periódico son los que menos
electrones hande 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 deperder un
electrón para pasar a tener 8 en el último nivel (excepto el litioque pasaría a tener 2,
S

4. 3
como el gas noble helio). Análogamentesucedería con losde las columnas II y III que
tendrían que perder 2 y 3 electronesrespectivamente.
El enlace iónico se formacuando un átomo que pierde electrones relativamente fácil
(metal) reacciona conotro 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 existeninguna razón que
justifique que uno de estos átomos se
transforme en ión. Para justificar estas
situaciones se utiliza otro modelo deenlace.
Cuando los átomos que forman un enlace
comparten sus electrones con lafinalidad de
cumplir con la regla de los ocho, se forma un
enlace.Eltipo de enlace que se observa en
la molécula de hidrógeno y en otras
moléculasen que los electrones son
compartidos por los dos núcleos se llamaenlacecovalente.
Hasta el momento se hanconsiderado dos tipos de enlace extremos. En el enlace
iónico, los átomos queparticipan son tan distintos que ganan o pierden uno o más
electrones paraformar iones con carga opuesta. El enlace se debe a las atracciones
entre losiones. En el enlace covalente dos átomos idénticos comparten electrones de
manera igual. La formación del enlace se debe a la atracción mutua de los dosnúcleos
hacia los electrones compartidos. Entre estos extremos se encuentran casos
intermedios en los cuales los átomos no son tan distintos que ganen opierdan
electrones en su totalidad, pero son bastante distintos para que hayaun compartimento
desigual de electrones y se forme lo que se conoce comoenlacecovalente polar.

5. 4
Cuando el par de electronescompartidos pertenece solo aunode los átomos se
presenta unenlacecovalente coordinado o dativo.El átomo que aporta el par de
electrones sellamadonadory el que los recibereceptor 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 elementosdel sistema periódico
son metales. El papel que estas sustancias han
tenido enel desarrollo de la humanidad es tan
importante que incluso se distingue entrela 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 demásmetales se suelen obtener a partir
de depósitos minerales que se hallan encimao debajo de la superficie terrestre. Algunos
metales son tan poco reactivos quees posible encontrarlos directamente en forma
elemental, este es el caso deloro, la plata y el platino. Otros se encuentran formando
parte de distintoscompuestos químicos. En general presentan propiedades muy
peculiares que loshan diferenciado desde hace siglos de las restantes sustancias, tales
como: serexcelentes conductores del calor y la electricidad en estado sólido, ser
fácilmente deformables (lo que permite trabajarlos y fabricar con ellos objetosde
distintas formas). Por otra parte suelen presentarse como sólidos de durezavariable,
con muy diversos puntos de fusión y ebullición (el galio, porejemplo, 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 principales
materialesmetálicos, 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.
Sonsustancias 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

6. 5
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.
Materialespolímeros.
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 yductilidad 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 resistenciaa altas temperaturas y además tienen propiedades
aislantes
Materialescompuestos.
Puede definirse como dos o más materiales integrados para formar un material nuevo
los constituyentes conservan sus propiedades pero el nuevo compuesto tendrá nuevas
ydistintas propiedades.
MATERIALES DE CONSTRUCCION DONDE SE PRESENTAN LOS TIPOS DE
ENLACES QUMICOS, ENTRE ELLOS TENEMOS:
EN LOSAFREGADOS
Se 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 delas rocas debido a la
acción de diversos agentes naturales se le llama

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agregado natural, y cuando provienede la desintegración provocada por la mano del
hombre se le puede distinguir comoagregado detrituración, pues éste método es el que
generalmente se aplica paraobtener el tamañoadecuado.
Losagregadosnaturalesylosdetrituraciónsedistinguenportenerpor
logeneralun 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

8. 7
El concreto se constituye aproximadamente de entre 70-80% de agregados (grava y
arena) envolumen, 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 aguamuestra
esquemáticamente la
estructuradelconcreto.
Comosepuedeobservarelagregadoocupaelmayorvolumendel
concreto,esteingredienteesunodelosmásabundantesenlacortezaterrestr
e,aunqueno necesariamente élmásbarato,especialmente cuandoserequiere
someterlo a un proceso de trituración, cribado y/o lavado. El cemento, es sin lugar a
dudas el ingrediente más caro con el queseelaboraelconcreto,granpartedelos
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 lasobras. 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
estosdosmateriales(lacreenciadequemásaceroymáscementodanpor
resultadouna 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 controlde 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 seproduce 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 seOxida. 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 estructurasexistente, apeos, Escaleras, altillos, etc.
Barras de acero para hormigón:
Barras pasivas para hormigón armado
Se necesita acero para dar ductilidad al hormigónLa 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 ACEROS
Acero 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.Resistenciaa la corrosión
la fabricación en frío: 0.75-0.85% C y 0.5%-0.7% Mn

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CONCLUSIONES
Quelos enlacesquímicosestánpresentes en toda materia y sobretodo en los materiales
utilizados para laconstrucción.
Comofuturos ingenieros tener y conocer lasconsecuenciaspositivas y negativas que
producen los enlacesquímicosenlosmateriales deconstrucción,yasípoder tomar
buenasdecisionesal elegirmateriales
SUGERENCIAS
Alos estudiantes deingenieríacivil, que siempre se debe tomar en cuenta las cusas
positivas y negativas que puedan producir los materiales deconstrucciónen el
ambiente.