Propiedades De Los Materiales

ESTRUCTURA CRISTALINA

LA ESTRUCTURA CRISTALINA ES EL CONCEPTO QUE DESCRIBE LA FORMA EN QUE SE ORGANIZA LOS ATOMOS DE UN MATERIAL.LA ESTRUCTURA CRISTALINA SE DETERMINA POR LA DIFRACCION DE LOS DE RAYOS X.

LA ESTRUCTURA FÍSICA DE LOS SÓLIDOS ES CONSECUENCIA DE LA DISPOSICIÓN DE LOS ÁTOMOS, MOLÉCULAS O IONES EN EL ESPACIO, ASÍ COMO DE LAS FUERZAS DE INTERCONEXIÓN DE LAS PARTÍCULAS.. EN LOS SÓLIDOS CRISTALINOS SE PRESENTA LA NOCIÓN DE ESTRUCTURA CRISTALINA EN TÉRMINOS DE LA CELDILLA UNIDAD, ES DECIR LOS ÁTOMOS DEL MATERIAL ESTÁN DISPUESTOS DE UNA MANERA REGULAR Y REPETITIVA. SE CONSIDERAN LOS MATERIALES COMO MONOCRISTALINOS, POLICRISTALINOS Y NO CRISTALINOS.

LOS FUNDAMENTOS DE LA GEOMETRÍA CRISTALINA SON COMUNES A TODOS LOS MATERIALES CRISTALINOS. DEBEN IDENTIFICARSE LOS SIETE SISTEMAS CRISTALINOS Y LAS CATORCE REDES CRISTALINAS DE BRAVAIS. CADA UNA DE LAS MILES DE ESTRUCTURAS CRISTALINAS ENCONTRADAS EN MATERIALES NATURALES Y SINTÉTICOS PUEDE ENCLAVARSE DENTRO DE DICHOS SISTEMAS Y REDES.

UNA COMPRENSIÓN Y DISCUSIÓN DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA ES NECESARIA CON EL FIN DE ENTENDER LOS DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES CERÁMICOS EXISTENTES, ASÍ COMO SUS PROPIEDADES.

LOS MATERIALES SÓLIDOS SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN LA REGULARIDAD CON QUE SE SITÚAN LOS ÁTOMOS O IONES, UNOS RESPECTO DE OTROS. EN UN MATERIAL CRISTALINO, LOS ÁTOMOS SE SITÚAN EN UNA DISPOSICIÓN REPETITIVA O PERIÓDICA A LO LARGO DE MUCHAS DISTANCIAS ATÓMICAS, ES DECIR, EXISTE UN ORDEN DE LARGO ALCANCE TAL QUE, AL SOLIDIFICAR O FORMARSE EL MATERIAL, LOS ÁTOMOS SE SITÚAN SEGÚN UN PATRÓN TRIDIMENSIONAL REPETITIVO, EN EL CUAL CADA ÁTOMO ESTA ENLAZADO CON SU VECINO MAS PRÓXIMO. LOS METALES, MUCHAS CERÁMICAS Y CIERTOS POLÍMEROS ADQUIEREN ESTRUCTURAS CRISTALINAS EN CONDICIONES NORMALES DE SOLIDIFICACIÓN O DE FORMACIÓN. EL ORDEN DE LARGO ALCANCE NO EXISTE EN LOS MATERIALES QUE NO CRISTALIZAN, DENOMINADOS NO CRISTALINOS O AMORFOS. NO PRESENTAN UNA DISPOSICIÓN INTERNA ORDENADA POR LO TANTO NO TIENEN NINGÚN PATRÓN DETERMINADO. TAMBIÉN SE LES DENOMINA VIDRIOS Ó LÍQUIDOS SOBREENFRIADOS. ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS DEPENDEN DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DEL MATERIAL, ES DECIR, DE LA ORDENACIÓN ESPACIAL DE ÁTOMOS, IONES Y MOLÉCULAS. HAY UN NÚMERO MUY GRANDE DE ESTRUCTURAS CRISTALINAS DIFERENTES QUE TIENEN, TODAS ELLAS, ORDEN ATÓMICO DE LARGO ALCANCE. ESTAS ESTRUCTURAS VARÍAN DESDE LAS RELATIVAMENTE SIMPLES DE LOS METALES A LAS EXCESIVAMENTE COMPLEJAS DE LOS MATERIALES CERÁMICOS (POR EJEMPLO, LOS SILICATOS) Y POLIMÉRICOS. LOS SEMICONDUCTORES ELEMENTALES, COMO EL SILICIO, POSEEN UNA ESTRUCTURA CARACTERÍSTICA (LA CÚBICA DEL DIAMANTE), MIENTRAS QUE LOS COMPUESTOS SEMICONDUCTORES TIENEN ESTRUCTURAS SIMILARES A LAS DE LOS COMPUESTOS CERÁMICOS MÁS SENCILLOS.

CELDILLA UNIDAD.

LA PRINCIPAL CARACTERÍSTICA DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA ES QUE ES REGULAR Y REPETITIVA. CUANTIFICAR LA REPETITIVIDAD EXIGE DECIDIR QUÉ UNIDAD ESTRUCTURAL ES LA QUE SE REPITE. EL ORDEN ATÓMICO DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS INDICA QUE GRUPOS DE POCOS ÁTOMOS FORMAN UN PATRÓN QUE SE REPITE EN EL ESPACIO FORMANDO UN CRISTAL DE LA ESTRUCTURA. AL DESCRIBIR LA ESTRUCTURA CRISTALINA CONVIENE DIVIDIRLA EN LAS PEQUEÑAS ENTIDADES, QUE SE REPITEN, LLAMADAS CELDILLAS O CELDAS UNIDAD. LA CELDILLA UNIDAD DE LA MAYORÍA DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS SON PARALELEPÍPEDOS O PRISMAS CON TRES CONJUNTOS DE CARAS PARALELAS. Y DENTRO DEL AGREGADO DE ESFERAS, UNA CELDILLA, QUE EN ESTE CASO ES UN CUBO.

LA CELDILLA UNIDAD SE ELIGE PARA REPRESENTAR LA SIMETRÍA DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA, DE MODO QUE LAS POSICIONES DE LOS ÁTOMOS EN EL CRISTAL SE PUEDAN REPRESENTA DESPLAZANDO A DISTANCIAS DISCRETAS LA CELDILLA UNIDAD A LO LARGO DE LOS EJES. DE ESTE MODO, LA CELDILLA UNIDAD ES LA UNIDAD ESTRUCTURAL FUNDAMENTAL Y DEFINE LA ESTRUCTURA CRISTALINA MEDIANTE SU GEOMETRÍA Y POR LA POSICIÓN DE LOS ÁTOMOS DENTRO DE ELLA. ORDINARIAMENTE, LA CLARIDAD ACONSEJA QUE LOS VÉRTICES DEL PARALELEPÍPEDO COINCIDAN CON LOS CENTROS DE LAS ESFERAS RÍGIDAS QUE REPRESENTAN LOS ÁTOMOS.

PARA DEFINIR ALGUNAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS ES NECESARIO ESTABLECER MÁS DE UNA CELDILLA UNIDAD. SIN EMBARGO, GENERALMENTE SE USA LA CELDILLA UNIDAD QUE TIENE EL MAYOR NIVEL DE SIMETRÍA GEOMÉTRICA.

SISTEMAS CRISTALINOS.

Un sólido cristalino se construye a partir de la repetición en el espacio de una estructura elemental paralelepipédica denominada celda unitaria. En función de los parámetros de red, es decir, de las longitudes de los lados o ejes del paralelepípedo elemental y de los ángulos que forman, se distinguen siete sistemas cristalinos:

Sistema cristalino Ejes Ángulos entre ejes

Cúbico

a = b = c α = β = γ = 90°

Tetragonal

a = b ≠ c α = β = γ = 90°

Ortorrómbico

a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90°

Hexagonal

a = b ≠ c α = β = 90°; γ = 120°

Trigonal (o Romboédrica)

a = b = c α = β = γ ≠ 90°

Monoclínico

a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90°; β ≠ 90°

Triclínico

a ≠ b ≠ c ≠ a α ≠ β ≠ γ

α, β, γ ≠ 90°

En función de las posibles localizaciones de los átomos en la celda unitaria se establecen 14 estructuras cristalinas básicas, las denominadas redes de Bravías

El tipo de sistema normal cristalino depende de la disposición simétrica y repetitiva de las caras que forman el cristal. Dicha disposición es consecuencia del ordenamiento interno de sus átomos y, por lo tanto, característico de cada mineral. Las

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