Propiedades físicas y químicas de la cerámica

Desde hace miles de años, la cerámica forma parte de nuestra vida cotidiana. La encontramos en las baldosas del suelo y el revestimiento de paredes, en las piezas de nuestra vajilla e incluso en lugares más inesperados, como en los implantes dentales y en los motores de algunos vehículos. Como te explicamos a continuación, lo extendido de su uso se debe a las magníficas propiedades, tanto físicas como químicas, de la cerámica.

¿Cuál es la composición química de la cerámica?

Los materiales cerámicos están constituidos por elementos metálicos y no metálicos. Se fabrican principalmente con diferentes tipos de arcillas, se moldean en crudo y, tras someterse a un proceso de cocción, adquieren consistencia vítrea debido a las reacciones químicas que tienen lugar.

En la composición química de la cerámica destacan los materiales inorgánicos, especialmente arcilla, sílice y feldespato. En función de las propiedades de las que se quiera dotar al material, estas materias primas pueden variar. Además, es recomendable añadir los aditivos cerámicos adecuados, con tal de mejorar dichas características y asegurar la calidad del producto.

Por otro lado, aunque la estructura química de los materiales cerámicos varía notablemente, en su mayoría sus elementos se unen mediante enlaces iónicos y covalentes. No obstante, también hay que tener en cuenta que, dentro de la gran heterogeneidad de materiales cerámicos, podemos encontrar desde compuestos sencillos a mezclas mucho más complejas.

En general, los materiales cerámicos están constituidos por:

• Materias primas plásticas: como las arcillas y los caolines. Son necesarias para dar la forma deseada a la cerámica durante el proceso de conformado.
• Elementos formadores de red: los más utilizados son los derivados de la sílice, por ejemplo, el cuarzo. Gracias a ellos, se forma la característica red vítrea de la cerámica, de la cual hablamos en profundidad en el siguiente apartado.
• Materiales fundentes: principalmente feldespatos. Su función principal es reducir el punto de fusión en la cocción de la cerámica.
• Aditivos cerámicos: se trata de diferentes tipos de compuestos químicos que desaparecen durante la cocción, por lo que en realidad no forman parte del producto final. Sin embargo, los mencionamos ya que los consideramos imprescindibles para preparar las suspensiones cerámicas, como los engobes, y mantener las propiedades físicas y químicas adecuadas.

Estructura química de los materiales cerámicos

Ya hemos hablado de ella, pero por sus peculiaridades es interesante destacar la estructura química de la cerámica. Y es que los materiales cerámicos presentan una estructura vítrea, también denominada amorfa. Esto significa que sus átomos no están colocados de forma ordenada, como ocurre con los cristales. Por el contrario, los átomos de los materiales cerámicos no siguen un patrón repetitivo.

Esto sucede porque cuando calentamos un sólido a suficiente temperatura, este se funde, con lo cual los enlaces químicos se rompen, haciendo desaparecer la estructura cristalina. De forma natural, en cuanto esta masa se volviera a enfriar y recuperara su estado sólido, los átomos tenderían a reordenarse con tal de volver a la estructura cristalina. No obstante, en el proceso de producción cerámica no le damos el tiempo necesario para ello, de forma que evitamos ese reordenamiento y obtenemos un sólido amorfo

Aunque el orden de sus átomos no sigue un patrón, estos continúan colocándose de forma que su carga eléctrica esté balanceada y, de este modo, crear enlaces químicos fuertes y resistentes.

Como hemos explicado más arriba, la cerámica obtiene sus reconocidas características tras la cocción. En los siguientes apartados te indicamos algunas de sus propiedades físicas y químicas más importantes.

Propiedades físicas de la cerámica

Las propiedades físicas de los materiales cerámicos varían mucho en función de sus enlaces, pero en general se distinguen por su dureza y fragilidad, además de tener altos puntos de fusión. Son rígidos tras la cocción, aunque antes de ella son extremadamente dúctiles y pueden tomar infinitas formas y tamaños.

Propiedades químicas de la cerámica

Algunas de las propiedades químicas que mejor definen a los materiales cerámicos son su biocompatibilidad y estabilidad química. Además, debido a la ausencia de electrones conductores, la cerámica es un buen aislante térmico y eléctrico.

Por otro lado, los materiales cerámicos son resistentes a las altas temperaturas, a los agentes atmosféricos y a muchos agentes químicos, debido a la estabilidad de sus enlaces.

Como puedes ver, las propiedades físicas y químicas de la cerámica la convierten en un material altamente valorado y usado en una gran variedad de aplicaciones y ámbitos industriales.

No obstante, debes tener en cuenta que en el proceso de producción cerámica intervienen un gran número de variables. Por este motivo, para obtener un buen producto es necesario conocer a fondo la composición química de la cerámica, así como de las diferentes materias primas y aditivos.

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