Evolución y Uso de Materiales: De la Edad de Piedra a los Polímeros

El Ser Humano y los Materiales

7.1 Los primeros materiales

A. Todo comenzó con un par de piedras

Se estima que el comienzo del uso de materiales por el hombre fue hace unos 2.5 millones de años. A la Edad de Piedra, siguieron la Edad de Bronce y la Edad de Hierro.

• Edad de Piedra

Las piedras con filos se fueron perfeccionando y, con el tiempo, aparecieron hachas, flechas, lanzas, cuchillos y otras muchas herramientas más que facilitaban sus actividades diarias. Había nacido la Edad de Piedra y también la tecnología. Se trabajó en túneles y cuevas para buscar piedras de mejor calidad. Otros dos avances muy importantes en la elaboración de materiales fueron el desarrollo de la alfarería inicialmente, y posteriormente, el de la metalurgia.

• Para indicar la etapa de transición entre la Edad de Piedra y la Edad de Bronce se da el nombre de Edad de Cobre o Calcolítica.

• Edad de Bronce

Se descubrió la manera de producir un nuevo material que muy difícilmente se encontraba de forma pura en la naturaleza y que ahora lo podían producir a voluntad. Era cobre metálico. Sus herramientas no eran tan afiladas como las de piedra, pero tenían algunas ventajas sobre estas:

• Eran mucho menos frágiles.
• Se podían fabricar de mayor tamaño que las de piedra.
• Eran capaces de adoptar muchas formas diferentes, imposible de lograr con las de piedra.

Después de unos mil años usando el cobre, mejoraron sus propiedades agregándole otro metal, el estaño. Las ventajas del bronce respecto al cobre eran dos:

• El bronce se funde a menor temperatura.
• La tenacidad del bronce es considerablemente mayor que la del cobre.

• Edad de Hierro

¿Por qué se tardó tanto en pasar de la Edad de Bronce a la Edad de Hierro? La explicación debe buscarse en los hornos que tenían en esa época. Las temperaturas que alcanzaban no eran suficientes para fundir el hierro. El hierro era mucho más duro que el bronce. El secreto estaba en que había trabajarlo muy caliente. ¿Cuáles son las ventajas del hierro respecto al bronce?

• La primera es la abundancia de minerales de hierro en la corteza terrestre frente a la escasez de los minerales de cobre y estaño.
• Es mucho más tenaz que el bronce, por lo que en muchas aplicaciones lo aventajaba.

7.2 Los metales

Los metales son elementos químicos presentes en la corteza terrestre. La mayoría de ellos experimentan procesos de oxidación mientras que otros permanecen inalterables. Todos los metales son buenos conductores del calor y la electricidad.

A. Propiedades de los metales

Las propiedades mecánicas de los metales son las siguientes:

• Dureza, elasticidad, tenacidad, maleabilidad, ductilidad y resistencia mecánica.

B. Clasificación de los metales

La clasificación más simple de los metales consiste en separarlos en:

• Metales férricos: son aquellos que contienen hierro. Los productos elaborados a partir del hierro reciben el nombre de productos siderúrgicos.
• Metales no férricos: son aquellos que no contienen hierro. A su vez, estos se dividen atendiendo a su densidad:

1. Metales pesados: cobre
2. Metales ligeros: aluminio o titanio.
3. Metales ultraligeros: magnesio.

D. Uso de los metales

• Metales férricos:

• Acero: se usa como material de base para construir todo tipo de estructuras, máquinas y mecanismos.
• Fundiciones: existe la posibilidad de obtener piezas geométricas complicadas.

• Metales no férricos:

• Cobre: se utiliza principalmente para la fabricación de conductores eléctricos o piezas que se han de comportar como tales.
• Bronce: entre sus distintos usos, destacamos su uso para objetos de bisutería y joyería.
• Latón: se usa para aplicaciones de tornillería, orfebrería…
• Estaño: se usa para realizar soldaduras.
• Cinc: se usa en encubiertas de edificios, para fabricar tuberías…
• Aluminio: se usa desde la fabricación de puertas y ventanas a estructuras de alta resistencia.

7.3 Polímeros

Existen compuestos orgánicos de elevada masa molecular, denominados macromoléculas. Además, existe una serie de sustancias como los plásticos, los cauchos... etc, que constituyen grandes moléculas denominadas polímeros y que se obtienen a partir de moléculas sencillas repetidas miles de veces. La implantación de los polímeros en nuestra sociedad ha supuesto sin duda un avance importante en nuestro nivel de vida, ya que gran número de objetos cotidianos están constituidos por este tipo de compuestos químicos y muchos de ellos son irremplazables en el mundo tecnológico actual.

B. Clasificación de los polímeros

La clasificación más natural nos da tres tipos:

• Polímeros naturales: provienen directamente de vegetales o animales. Ej.: lana.
• Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos de ciertos polímeros naturales. Ej.: nitrocelulosa.
• Polímeros sintéticos: se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre. Ej.: melamina.