5. El avance de la nanotecnología

La nanotecnología está a punto de dar un gran paso. Sustituir los transistores que componen los chips por rotaxanos.
La tecnología que sirve para fabricar los chips de silicio puede encontrar una nueva aplicación revolucionaria como es la construcción de artefactos mecánicos de tamaño similar al de una molécula. Si eso concluyera con éxito se podría contar con nanorrobots que revolucionaria el mundo de la biomedicina.

4. El Desarrollo tecnológico. Sus aplicaciones

Las exigencias de la vida y de la sociedad del siglo XXI hacen que se esté investigando para crear nuevos materiales.
Las cerámicas son materiales fáciles de moldear que tras varios procesos presenta una resistencia al calor. Las arcillas son materiales cerámicos que por su capacidad de soportar el calor a elevadas temperaturas se ha usado para circuitos electrónicos, para el menaje, e incluso en la industria automovilística para fabricar motores más ligeros que  los actuales, aunque estos motores no han pasado la fase de producción en masa.
La industria aeronáutica también usa estos nuevos materiales como el titanio, que en la actualidad están cobrando importancia. Éstos son llamados materiales compuestos, ya que resultan de la combinación de dos o más materiales para aumentar sus propiedades. Este proceso se llama sinergia.
El esfuerzo de estas investigaciones está siendo orientado al desarrollo de nuevos materiales a partir de polímeros.
Por ejemplo, la fibra de carbono es un material compuesto que se sintetiza a partir de un polímero.

4.1. Moléculas a la carta: Fullerenos y nanotubos
El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química da la vida.
Según la alotropía, un mismo elemento o compuesto puede presentar propiedades diferentes según la disposición de sus átomos o moléculas.
El carbono presenta dos formas alotrópicas en la naturaleza:
La más común es el grafito y la más rara y apreciada es el diamante.
La ciencia actual está en disposición de sintetizar nuevas formas alotrópicas de carbono que permitirían aplicaciones consideradas hoy en día ciencia ficción.
En el año 1985 fue descubierta una molécula que actualmente la conocemos como fullerenos.
Su nombre viene de Richard Buckminster Fuller, diseñador de dicha molécula en los años 60.
Laboratorios de todo el mundo se lanzaron a la tarea de desarrollas estos nuevos materiales.
Pronto se vieron sus propiedades: Se pueden polimerizar, se pueden inscribir uno dentro de otro y es posible sustituir alguno de sus átomos de carbono por los de otros elementos, obteniendo los llamados heterofullerenos.
Los fullerenos no tienen aplicaciones prácticas en la actualidad.
Las facultades del carbono no acaban ahí. Si se eliminan los enlaces que establecen los pentágonos y solo dejamos los que forman los hexágonos no forman fullerenos sino nanotubos. Esto se debe a que la molécula no llega a cerrarse en sí misma y forma una lámina como un papel de abeja que puede enrollarse.
Si se consiguiera un eficiente proceso de fabricación, el resultado podría ser un material más fuerte que el acero pero mucho más ligero.

3. Materiales Artificiales

Gracias a la moderna industria química se han desarrollado nuevos materiales. No obstante, hay materiales artificiales desde la antigüedad como por ejemplo el vidrio y el papel.
- El vidrio está compuesto fundamentalmente por sicilio, hecho por el que es fácil de conseguir. En la actualidad está constituido por sílice, carbonato sódico y carbonato cálcico.
Es incorrecto llamar al vidrio “cristal” ya que las estructuras de ambos son totalmente diferentes. La confusión está en que muchos cristales son transparentes.
Existen el cristal de Bohemia y el de Murano que son mezclas de vidrio con cristal de alta calidad.
La fibra óptica también está compuesta por vidrio aunque realmente es un vidrio especial muy rico en silicio.

- El papel se ha usado desde la antigüedad. Primero se usó el papiro, luego el pergamino pero por su complejo proceso de elaboración se empezó a usar el papel.
El principal componente es la celulosa, que proviene de la madera.
El gran problema del papel es la deforestación sobre nuestros bosques. Para ello se recicla papel. El papel reciclado no es tan blanco y es un poco más caro del que se suele usar, pero con este gesto evitamos bosques muertos.

Papel reciclado.

3.1. Materiales de construcción: cementos y hormigones
Todas las obras de construcción que vemos alrededor del mundo están constituidas por acero pero no serían posibles sin el cemento.
El cemento está en la sociedad desde la época Romana.
Desde entonces ha pasado por diversos procesos de transformación hasta llegar al cemento actual, patentado por Joseph Apsdin en 1924.
Con cemento como aglutinante y diversos componentes áridos se elabora el hormigón (piedra artificial que soporta elevados esfuerzos).
Si se añade gavillas de acero se obtiene el hormigón armado.

3.2. Los modernos materiales artificiales: los polímeros
Los polímeros son sustancias constituidas por moléculas enormes, resultado de la agrupación de un gran número de moléculas de tamaño normal llamadas monómeros.
La naturaleza ha producido polímeros que superan a sus equivalentes artificiales.
Son polímeros: Las proteínas, el ADN y el colágeno entre otros.
Químicos como John Dalton, Dimitri Mendeleiev o Friedrich A. Kekulé han introducido en el mercado una asombrosa variedad de polímeros.
Si clasificamos los polímeros por el comportamiento de éstos ante el calor:
- Polímeros termoplásticos: Se reblandece mediante el calor sin que su estructura cambie.
- Polímeros termoestables: Una vez que se enfríe no se puede volver a moldear.

Polímeros según sus propiedades mecánicas:
- Elastómeros: Son capaces de soportar deformaciones sin llegar a romperse. Recupera su forma original cuando ya ha sido moldeado.
- Plastómeros: No recuperan su forma original cuando estos sufren una deformación. Son más conocidos como plásticos.
- Fibras: Tienen resistencias a las deformaciones ante esfuerzos de tracción.
- Recubrimientos: Sustancias líquidas que se extienden sobre superficies formando una película protectora.
- Adhesivas: Forman enlaces con las superficies con las que entran en contacto.

Los polímeros se encuentran en todas partes.

2. Materiales Naturales

Todos los materiales con los que contamos provienen de la naturaleza.
Se piensa que llegará el día en el que se sinteticen los materiales gracias a la tecnología pero mientras tanto habrá que cuidar y proteger nuestro entorno natural.
2.1. Derivados del Petróleo
El petróleo tiene una apariencia viscosa y aceitosa.
Se trata de un líquido con una densidad que oscila entre 0’75 y 1’05 g/ml.
Su composición es muy compleja. Se trata de una mezcla de hidrocarburos constituidos por cadenas moleculares de carbono e hidrógeno de longitud muy derivada.
Además, contiene una amplia gama de hidrocarburos desde el metano hasta los que forman los asfaltos y parafinas, y cuenta con otros elementos como son el oxígeno, el nitrógeno y el azufre.
Se encuentra en pozos subterráneos a miles de kms de profundidad y cuenta con diversos problemas ya que es un recurso limitado y por ello están las implicaciones medioambientales y políticas del petróleo.
En la actualidad, los derivados del petróleo son vitales para nuestra vida diaria y resulta casi imposible nombrar algo que no esté constituido por un derivado suyo.
El petróleo crudo no se puede utilizar como tal y hace falta refinarlo. Las refinerías son grandes plantas industriales en las que el petróleo es sometido a una serie de procesos químicos y físicos, cuyo resultado es obtener los diferentes hidrocarburos de los que está compuesto.
El principal proceso físico es la destilación: Proceso por el cual el petróleo permite la separación de los diferentes hidrocarburos a diferentes temperaturas.
El principal proceso químico es la descomposición térmica: Consiste en calentar el crudo para que se evapore y así se descomponen y transforman las moléculas de hidrocarburos. Una vez refinado el petróleo, se constituye lo que se llama industria petroquímica, responsable de una enorme cantidad de productos.

2.2. La piedra natural
Desde la antigüedad se ha usado la piedra como elemento de construcción, para la arquitectura e incluso la escritura.
Hoy en día lo que se usan son piedras artificiales ya que la natural solo se emplea como elemento ornamental.
Las piedras naturales se clasifican en: Areniscas, pizarras, calizas, granitos y mármoles.
 La arenisca es una roca sedimentaria formada por arena y un aglutinante natural.

 Las pizarras son rocas metamórficas que se han transformado después de haber estado sometidas a grandes presiones y altas temperaturas. Son muy impermeables.

 Las rocas calizas son aquellas cuyo componente principal es carbonato cálcico. Han sido usadas para construir catedrales y son muy débiles al contacto con los ácidos.

 El granito es una roca intrusiva con forma granulada debido a que está formada por magma que se ha enfriado lentamente. Está compuesta por cuarzo, feldespatos y micas. Es muy duro, pesado y resistente por lo que se ha usado para pavimentar vías de tráfico pesado y actualmente se usa para fabricar encimeras.

 El mármol es una roca metamórfica que resulta de la transformación de la roca caliza. Se usaba para hacer monumentos y esculturas y ahora es muy utilizado en la arquitectura funeraria.

2.3. La madera
Otro de los materiales más utilizados por el ser humano de ahí el gran impacto en la naturaleza como es la desforestación.
Es flexible, ligera, dura, abundante y fácil de trabajar, por eso es muy explotada.
Sus componentes son la celulosa y la lignina.
Hay tantos tipos de madera como especies de árboles, cada una con distintas aplicaciones.

2.4. Los metales
Son elementos que se distinguen por sus diversas propiedades:
- Suelen tener apariencia brillante.
- Son dúctiles, es decir, pueden formar hilos.
- Son maleables, es decir, pueden formar láminas.
- Suelen ser buenos conductores del calor y la electricidad.
- En soluciones acuosas formas iones positivos, o sea, átomos que han perdido alguno de sus electrones.

Al contrario de lo que ha sucedido con la madera y la piedra, que han sido suplantadas por materiales sintéticos, los metales siguen siendo muy utilizados y algunos tienen una importancia estratégica.
Lo solemos encontrar en la naturaleza en forma de minerales, pero hay una excepción; los metales nobles:
Tienen una baja reactividad y se usan en joyería como el platino, el rutenio, el paladio, el iridio y el osmio, pero los más utilizados son el oro y la plata.
Mejora sus propiedades al mezclarse con otros elementos; a esta mezcla se le llama aleación.

1. Localización de la materia prima y de los principales productos.

1. Localización de la materia prima y de los principales productos.
Son muy pocos los materiales utilizados actualmente por el ser humano que no pasan por un proceso de elaboración o transformación ya que vienen de materias primas.

Estas materias primas las encontramos en toda la naturaleza y pueden ser de 3 tipos: Mineral, vegetal o animal.

Las materias primas no son todas igual de importantes; eso depende del lugar de procedencia de dicha materia, del producto que se pueda elaborar con ella etc.

Con las materias primas elaboramos productos que puedan ser utilizados a su vez para crear otros productos.

1.1 Materias primas que han resultado fundamentales para la humanidad.
A lo largo de la vida, las materias primas han ido aumentando las necesidades del ser humano.
En la prehistoria, los seres humanos utilizaban huesos de animales para crear sus armas. Luego cuando empezaron a tener frío aprovecharon las pieles de los animales que cazaban para cubrirse.
Por último, el uso de la madera, piedra o adobe comportó nuevas formas de vida al poder crearse mesas, casas, puertas, etc.
1.2 Materias primas fundamentales en el mundo actual.
Las necesidades humanas actualmente son casi ilimitadas y hay miles de materias primas dada esta situación.
Las materias primas estratégicas por excelencia son el petróleo, el hierro y el carbón.
El petróleo es la más codiciada. Cuenta  con numerosos yacimientos sobre todo en América pero es muy costosa su extracción.
El hierro es muy conocido y se encuentra repartido por todo el mundo, además de que tiene infinitas aplicaciones.
Y el carbón, alcanzó su auge en la revolución industrial junto a la máquina de vapor. Ha perdido importancia con respecto al petróleo y sus mayores yacimientos se encuentran en Asia.
El cobre es otro de los metales fundamentales debido a sus aplicaciones eléctricas.
En la época de la electrónica moderna son muy usuales los materiales semiconductores. El más importante es el silicio, gracias al cual hoy podemos contar con circuitos electrónicos y chips electrónicos diminutos.
Un material no muy conocido y muy importante es el tantalio.
Con esto se ha podido elaborar las baterías recargables y circuitos electrónicos muy pequeños y de muy bajo consumo.