NOTAS DE QUIMICA - GRUPO#3 - SEMANA XIII - QUIMICA DE LA MADERA, AGUA, SUELOS, ROCAS, AGREGADOS, HORMIGONES

 SEMANA XIII

QUIMICA DE LA MADERA, AGUA, SUELOS, ROCAS, AGREGADOS Y HORMIGONES

1. Madera

• Composición Química:

  • Celulosa (40-50%): Es un polisacárido que forma las fibras de la madera, proporcionando resistencia y rigidez.
  • Hemicelulosa (15-25%): Es un polímero más amorfo y menos resistente que la celulosa, contribuye a la estabilidad estructural.
  • Lignina (20-30%): Es un polímero que actúa como "pegamento" entre las fibras de celulosa, proporcionando rigidez y resistencia al ataque biológico.
  • Extractivos: Compuestos como resinas, taninos y aceites que dan color, olor y resistencia a la descomposición.

• Propiedades Químicas:

• Higroscopicidad: La madera absorbe y libera agua según la humedad del ambiente, lo que puede provocar hinchazón o contracción.
• Degradación: La madera es susceptible a la degradación química por acción de microorganismos, insectos y la oxidación de la lignina.

2. Agua

• Composición Química:

  • H₂O: Molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, unida por enlaces covalentes.
  • Sales disueltas: El agua natural contiene minerales disueltos como calcio, magnesio, sodio, potasio, cloruros y sulfatos, que influyen en su dureza y alcalinidad.
  • Gases disueltos: El agua puede contener oxígeno, dióxido de carbono, y otros gases, que afectan su calidad y capacidad de corrosión.

• Propiedades Químicas:

• Polaridad: Su capacidad para disolver muchas sustancias la convierte en un solvente universal.
• Reactividad: Puede participar en reacciones químicas como la hidrólisis, hidración y descomposición de minerales.
• pH: El agua pura es neutra (pH 7), pero puede variar con la disolución de ácidos o bases.

3. Suelo

• Composición Química:

  • Materias Inorgánicas: Incluyen minerales primarios como cuarzo, feldespatos y mica, y secundarios como arcillas (caolinita, illita) y óxidos de hierro y aluminio.
  • Materias Orgánicas: Restos de plantas y animales en descomposición, que se convierten en humus.
  • Nutrientes: El suelo contiene elementos esenciales para las plantas como nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), y azufre (S).

• Propiedades Químicas:

• pH del suelo: Afecta la disponibilidad de nutrientes; suelos ácidos o alcalinos pueden restringir el crecimiento de ciertas plantas.
• Capacidad de intercambio catiónico (CIC): Capacidad del suelo para retener y liberar iones nutrientes, esencial para la fertilidad.
• Reacción Redox: Influye en la química del suelo, especialmente en condiciones anóxicas, donde pueden formarse compuestos tóxicos como sulfuros.

4. Rocas

• Composición Química:

  • Rocas ígneas: Compuestas principalmente por silicatos como feldespatos, piroxenos, anfíboles, y olivinos.
  • Rocas sedimentarias: Contienen minerales como cuarzo, calcita (carbonato de calcio), dolomita y arcillas.
  • Rocas metamórficas: Resultado de la recristalización de minerales existentes bajo alta presión y temperatura, como en el caso del mármol (calcita) y el gneis (cuarzo y feldespato).

• Propiedades Químicas:

• Resistencia química: Depende de la composición mineral; por ejemplo, el granito es muy resistente a la erosión química, mientras que la calcita se disuelve fácilmente en ácido.
• Reactividad: Las rocas pueden participar en reacciones químicas como la disolución, precipitación, y alteración mineral bajo condiciones ambientales cambiantes.

5. Agregados

• Composición Química:

  • Agregados naturales: Compuestos por rocas trituradas o arenas naturales con minerales como cuarzo, feldespatos, y carbonatos.
  • Agregados reciclados: Provenientes de la trituración de concreto o ladrillos, contienen compuestos de silicio, aluminio, calcio y hierro.

• Propiedades Químicas:

• Inerticidad: Idealmente, los agregados deben ser químicamente inertes para evitar reacciones perjudiciales en el hormigón.
• Reactividad Álcali-Sílice: Algunos agregados pueden reaccionar con álcalis en el cemento, causando expansión y deterioro del hormigón.

6. Hormigón

• Composición Química:

  • Cemento: Principal componente que contiene compuestos como silicatos de calcio, aluminatos de calcio, y ferritas, que reaccionan con agua para formar un material rígido.
  • Agua: Inicia la hidratación del cemento, formando productos como el gel de silicato de calcio hidratado (CSH) que da resistencia al hormigón.
  • Agregados: Proporcionan volumen y resistencia mecánica al hormigón.
  • Aditivos: Sustancias químicas añadidas para modificar las propiedades del hormigón, como plastificantes, aceleradores, y retardadores.

• Propiedades Químicas:

• Hidratación: Proceso químico en el cual el cemento reacciona con el agua, desarrollando resistencia y rigidez.
• Carbonatación: Reacción del hidróxido de calcio en el hormigón con el dióxido de carbono del aire, que puede afectar la durabilidad.
• Durabilidad: Influenciada por la relación agua/cemento y la calidad de los agregados, así como la exposición a ambientes agresivos.

Conclusión

La química de estos materiales es fundamental para entender sus propiedades y aplicaciones en la construcción y otras industrias. La madera es un material natural compuesto por polímeros complejos, el agua es esencial tanto como reactivo como disolvente en procesos químicos, el suelo y las rocas forman la base de los ecosistemas y la infraestructura, mientras que los agregados y el hormigón son cruciales en la construcción moderna, con su química afectando directamente la resistencia y durabilidad de las estructuras.