El Acero

El acero se descubrió allá por 1985 cuando un inglés calento el hierro en un horno y agrego oxígeno al hierro para que se fundiera.

Es un material duradero, flexible, fuerte que es muy utilizado en nuestra sociedad ya que es el material más reciclable de todos.

Es muy abundante ya que se fabrica a una razón de 1000 Kg en 15 minutos, cuando antes para producir esa cantidad se necesitaban 40 dias.

 

No es un elemento natural, es una aleación de de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,1 y el 2,1% en peso de su composición, aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,2% y el 0,3%. 

Se fabrica cambiando los niveles de carbono en el hierro y llevandolo a una temperatura de 2800°C.

Si al acero se le agrega 2,0% de carbono este se vuelve duro y frágil, si se agrega poco carbón se hace flexible y quebradizo, la proporción debe ser exacta.

No se debe confundir el hierro con el acero que es un material relativamente duro y tenaz.

Existen muchos tipos de aceros entre las cuales figuran:

• Aceros al Carbono

• 1. Aceros al carbono que se usan en bruto de laminación para construcciones metálicas y para piezas de maquinaria en general.

• 2. Aceros al carbono de baja aleación y alto límite elástico para grandes construcciones metálicas, puentes, torres, etc.

• 3. Aceros al carbono de fácil mecanización en tornos automáticos.

En estos aceros son fundamentales ciertas propiedades de orden mecánico, como la resistencia a la tracción, tenacidad, resistencia a la fatiga y alargamiento, Estas propiedades dependen principalmente del porcentaje de carbono que contienen y demás aleantes.

En general los aceros al carbono ordinarios contienen:

C < 1%, Mn < 0,9%, Si < 0,5%, P < 0,1%, S < 0,1%

De acuerdo con las propiedades mecánicas, se establecen una serie de grupos de aceros ordenados por su resistencia a la tracción. Popularmente ( no entre los técnicos de la metalurgia) son conocidos estos aceros como:

Acero extradulce, dulce, semidulce, semiduro y duro

• Acero extradulce: El porcentaje de carbono en este acero es de 0,15%, tiene una resistencia mecánica de 38-48 kg/mm² y una dureza de 110-135 HB y prácticamente no adquiere temple. Es un acero fácilmente soldable y deformable.

Aplicaciones: Elementos de maquinaria de gran tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc.

• Acero dulce: El porcentaje de carbono es de 0,25%, tiene una resistencia mecánica de 48-55 kg/mm² y una dureza de 135-160 HB. Se puede soldar con una técnica adecuada.

Aplicaciones: Piezas de resistencia media de buena tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc.

• Acero semidulce: El porcentaje de carbono es de 0,35%. Tiene una resistencia mecánica de 55-62 kg/mm² y una dureza de 150-170 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 80 kg/mm² y una dureza de 215-245 HB.

Aplicaciones: Ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes.

• Acero semiduro: El porcentaje de carbono es de 0,45%. Tiene una resistencia mecánica de 62-70 kg/mm² y una dureza de 280 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 90 kg/mm², aunque hay que tener en cuenta las deformaciones.

Aplicaciones: Ejes y elementos de máquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosión, transmisiones, etc.

• Acero duro: El porcentaje de carbono es de 0,55%. Tiene una resistencia mecánica de 70-75 kg/mm², y una dureza de 200-220 HB. Templa bien en agua y en aceite, alcanzando una resistencia de 100 kg/mm² y una dureza de 275-300 HB.

Aplicaciones: Ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.

• Aceros Inoxidables

Se definen como una aleación de hierro con un mínimo de 10% de cromo contenido en masa.es un acero de elevada pureza y resistente a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales que contiene, posee   gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pacivadora, evitando así la corrosión del hierro.

• Aceros al Silicio

Se desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas cantidades de silicio; el acero común contiene menos de un 0,30 % de silicio. 

El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja histéresis. 

Existe una aleación de acero, el durirón, que contiene un 15% de silicio y es dura, frágil y resistente a la corrosión; el durirón se usa en los equipos industriales que están en contacto con productos químicos corrosivos.

La variedad de aleaciones lo hacen un material estupendo para la construcción de maquinaria, herramientas, construcción industrial etc. 

*Para hacer acero galvanizado se usa zinc para protegerlo de los elementos, impide la corrosión, se usa en cables eléctricos, automóviles, electrodomésticos, candados,clavos etc.

El acero es extremadamente importante en nuestra sociedad moderna esa es una razón por la cual no podemos vivir sin el acero.

Piense cuan difícil seria nuestra vida si no existiera el acero.

Materia Oscura

La Materia Oscura es una fuerza del universo formada por una partícula hipotética que nunca ha sido capturada, cuya busqueda comenzó hace 100 años.

En los años 60s un astrónomo dirigió su telescopio hacia un cúmulo de galaxias y vio que algo no concordaba, debía haber más materia de la que estaba iluminada o materia visible.
La gravedad de las galaxias visibles en el cúmulo estaría lejos de ser demasiado pequeña para tal velocidad de órbita, con lo que se necesita algo adicional. Esto es conocido como el "problema de la masa desaparecida".

Ya que entre más materia hay, más fuerte es la fuerza de gravedad.

Se calcula que la materia oscura es 10 veces más abundante que la materia visible, pero como se sabe que existe?...

La Materia Oscura fue "vista" gracias a un fenómeno denominado reflexion, este principio se basa en observar la desviación o curvatura de los rayos de luz cósmicos. A este descubrimiento se le denominó lente gravitacional.

Gracias a la lente gravitacional se empezó a comprender poco a poco como es que se comportaba la materia oscura, de ahí que se empezara a buscar a las posibles moléculas que la forman con lo cual aparecieron los sospechosos siguientes:

• Los Neutrinos: Son partículas que pasan a través de la Tierra en cantidades de trillones y trillones de partículas, son muy ligeras, numerosas y se pueden producir en un laboratorio.

• Los Axiones: Se cree que se pueden transformar en protones y que fueron creados en el Big Bang.

• Los Wimps: Son partículas hipotéticas asociadas enormemente al comportamiento de la Materia Oscura por lo que se cree que son los constituyentes de esta. Para su detección se usan discos de Germanio que están llenos de átomos, los cuales son congelados a temperaturas bajo cero para intentar capturar una partícula a partir de un minúsculo cambio de temperatura en los átomos debido al golpe de una partícula de Materia Oscura.

Se cree que hay un 22% de Materia Oscura y sólo un 4% de Materia Visible y un 74% de Energía Oscura.

La Materia Oscura es un misterio que intriga a los científicos pero gracias a la aparición de nuevas teorías y postulados se está comprendiendo poco a poco este gran misterio del universo.

El Atomo de Hierro

 
Cuando pensamos en el hierro lo asociamos de inmediato con muchas de sus aplicaciones en la vida diaria. Siendo el constituyente esencial del acero, lo encontramos en la estructura de numerosas construcciones, en puentes y en vías férreas, en máquinas, motores y calderas. 

Tal vez también sepamos que luego del oxígeno, el silicio y el aluminio, el hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, siendo también el componente mayoritario del núcleo del planeta.

Menos conocida, pero importante, es la estabilidad nuclear del hierro que justifica su relativamente elevada abundancia cósmica manifestada, entre otros hechos, por su presencia en meteoritos.

También recordamos que el hierro está presente en nuestra sangre y también en la de muchos animales, cumpliendo un papel fundamental en la respiración de los seres vivos.

La química del hierro, sumamente rica y variada, está asociada, fundamentalmente, a los estados de oxidación Fe(II) y Fe(III), aunque se conocen compuestos en los que el metal se presenta en otros estados de oxidación.

Así, en el compuesto de fórmula Fe(CO)5 el hierro presenta formalmente el estado de oxidación cero y, lo que es más interesante, este compuesto es líquido a temperatura ambiente y por calentamiento pasa fácilmente a la fase gaseosa. Por otra parte en el anión FeO42-, llamado ferrato, el hierro se encuentra formalmente como Fe(VI) y esta especie es fuertemente oxidante.

Es sumamente estable debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).

Es un tractor de átomos de oxígeno ya que su estructura atómica los necesita para lograr completar 8 electrones en su último nivel de energia y ya que el oxígeno posee 2 electrones en su último nivel esto hace que se combinen con los 6 del hierro para lograr la estabilidad electrónica formando así el óxido de hierro.   

El extraño mundo de los Quarks

 

Uno de los mayores retos teóricos a los que se enfrentan los físicos es comprender cómo las partículas elementales más diminutas dan lugar a la mayor parte de la masa visible del universo.

Las diminutas partículas conocidas como quarks y gluones son los bloques constituyentes para partículas mayores como protones y neutrones, los cuales a su vez forman átomos. Sin embargo, los quarks y gluones se comportan de forma muy distinta a esas partículas mayores haciendo que su estudio sea más difícil.


Los científicos usan supercomputadores y un concepto llamado Teoría de Campo Reticular para imaginar el comportamiento de los quarks y gluones, las partículas más pequeñas conocidas.

Los Quarks son partículas sub-subátomicas,son las únicas que interactuan con las cuatro fuerzas fundamentales.Junto con los leptones son los constituyentes fundamentales de toda la materia.Siempre se les encuentra en grupos de tres o cuatro, o en parejas quark-antiquark, por lo que nunca se ha encontrado a un quark solo.

Son particulas parecidas en peso y tamaño a los gluones.Son partículas de spin 1/2, y junto con los leptones forman la materia visible.

Hay 6 tipos de quarks los cuales son:

Up (Arriba)

Down (Abajo)

Charm (Encanto)

Strange (Extraño)

Top (Cima)

Bottom (Fondo)

Fueron nombrados de esa manera debido a la necesidad de nombrarlos de manera fácil y rápida.

La mayoría de los Quarks son muy inestables, los unicos estables son el Quark Up y el Quark Down

La naturaleza de los Quarks tiende a agruparlos formando los hadrones.

Existen 3 familias de quarks y cada una posee dos tipos distintos, cada familia posee una masa que duplica a la anterior.
La primera familia está formada por los quarks up (u) y down (d), el quark up, tiene una masa de 4 millones de electrón-voltios (MeV) aproximadamente 1/250 veces la masa del protón, el quark down tiene 8 MeV.
La segunda familia está formada por el quark strange (s) y charm (c) cuyas masas son de 200 y 1.500 MeV respectivamente.
La tercera familia está formada por el bottom (b) y top (t) quarks, el primero tiene 5.500 MeV y el segundo 199 GeV.
La carga eléctrica de los quarks es fraccionaria, el up quark tiene una carga fraccionaria de 2/3 y el down quark de -1/3, el protón consta de un up quark y un down quark, lo que suma una carga total de 1/3, el neutrón tiene dos up quarks y un down quark, por lo tanto tiene una carga nula.
Solo las dos primeras familias de quarks y leptones, forman la materia ordinaria, el resto solo se observa fugazmente en los grandes colisionadores.
Los diversos quarks se pueden combinar para crear todas las partículas conocidas, salvo los leptones y bosones, de manera que el protón resulta u d d, el neutrón u d d, etc.
Además suponiendo que entra la masa del d y u quarks hay 4 MeV y la de los s y c quarks, hay 150 MeV, se puede dar una aproximación muy buena de todas las partículas. Esto no explica por que existen partículas creadas solo por 2 quarks ni tampoco por que no se pueden observar aislados. Fue necesaria la introducción de los números cuánticos, como el color, cuyos valores son de r, a y v, y el sabor, que caracterizan muchas partículas.


Cada tipo de quark tiene su antipartícula correspondiente, y hay tres clases o colores diferentes dentro de cada quark o antiquark. 

Los quarks pueden ser:

• Rojos
• Azules
• Verdes

Mientras que los antiquarks pueden ser:

• Antirrojos
• Antiazules
• Antiverdes

Los colores de los quarks y antiquarks no tienen nada que ver con los colores que distingue el ojo humano, sino que representan una propiedad cuántica.

Cuando se combinan para formar hadrones, los quarks y antiquarks sólo pueden existir en determinadas agrupaciones de colores. El portador hipotético de la fuerza entre quarks se denomina gluón.