Procesos industriales

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI

EXTENSIÓN REGIÓN CENTRO-SUR ANACO

ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

ASIGNATURA: PROCESOS INDUSTRIALES

[pic 1]

[pic 2]

Hoja de tarea No.3

Defectos de la red cristalina

Profesora:                                                                Bachilleres:

Ing. Rita Valderrama                                                                  Lluvia Cabrera 30.420.908

María Sandoval 29.564.666

                                                                                                                            Gustavo Aray 27.593.565

Anaco, 05 de Mayo de 2022

1. Definir los siguientes términos:

• Cristalografía:

     Es una rama dentro de la geología que se centra en estudiar la materia cristalina que se forma de manera natural, es decir, la cristalografía una ciencia que se ocupa de estudiar las leyes que gobiernan la formación de los cristales, sus propiedades geométricas, químicas y físicas.

[pic 3]

Figura 1.1: Cristales de sulfato de cobre

Fuente: meteorología

• Estructura cristalina:

     La estructura cristalina se refiere al modelo regular tridimensional o a la forma en la que están organizados los átomos, iones o moléculas en el espacio en los sólidos cristalinos tales como los diamantes, la sal (cloruro de sodio) o el azúcar (sacarosa).[pic 4]

Figura 1.2: Estructura cristalina del cloruro de sodio

Fuente: lifeder

• Red cristalina:

     El ordenamiento atómico en los sólidos cristalinos se puede describir representando a los componentes (átomos, iones) en los puntos de intersección de una red, es decir, una red cristalina se describirse como un ordenamiento tridimensional infinito de puntos. Cada punto en la red espacial tiene un entorno idéntico.

[pic 5]

Figura 1.3: Red espacial de un sólido cristalino ideal

Fuente: Fundamentos de la ingeniería de los materiales

• Retículo:

Es un arreglo tridimensional, según el cual están distribuidos los átomos o iones en el espacio.

[pic 6]

Figura 1.4: Retículos

Fuente: prezi

• Látice:

Son las posiciones en la celda de los átomos, moléculas o iones que forman el sólido cristalino y se disponen ordenados geométricamente en el espacio.

[pic 7]

Figura: Látice

Fuente: textos científicos

• Celda unitaria:

     Se define como la porción más simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslación reproduce todo el cristal. Todos los materiales cristalinos adoptan una disposición regular de átomos o iones en el espacio.

[pic 8]

Figura 1.6: Celda unitaria

Fuente: monografias

• Celdas de Bravais:

     Son el conjunto de las catorce celdas unitarias tridimensionales en las que pueden ubicarse los átomos de un cristal. Estas celdas constan de un arreglo tridimensional de puntos que forman una estructura básica que se repite periódicamente en las tres direcciones espaciales.

[pic 9]

Figura 1.7: Redes de Bravais

Fuente: lifeder

2. Explique ampliamente la importancia y utilidad del estudio de la estructura cristalina de los materiales estructurales y tecnológicos, en el área de la ingeniería industrial.

     En la actualidad tanto las grandes como pequeñas industrias buscan emplear los mejores materiales para innovar y ofrecer productos de la mejor calidad; en el campo de la ingeniería industrial esta innovación se da a través de la comprensión de la manipulación de las propiedades y funcionalidades de los materiales, a través del control de la estructura y de las técnicas de procesamiento, donde es importante conocer los principales materiales de la ingeniería y su clasificación, tomando en cuenta las propiedades de los mismos que podrían ser afectados por el medio ambiente, la corrosión, la fatiga, entre otros factores.

Así mismo, en cuanto a la estructura física de los materiales de la ingeniería es importante la disposición de los átomos, iones o moléculas que forman un sólido y las fuerzas de enlace entre ellos, ya que, si los átomos o iones de un sólido están dispuestos en un arreglo repetitivo en las tres dimensiones, se dice que el sólido que forman tiene una estructura cristalina, dándole origen a los conocidos sólido cristalino o material cristalino donde encontramos metales, las aleaciones y algunos cerámicos.

Estos materiales los encontramos tanto en la naturaleza, en los minerales y las rocas,  así como en las piedras preciosas y en muchos objetos a nuestro alrededor como por ejemplo: en acero o aluminio, donde este es un conjunto de dominios cristalinos aleados entre si, por lo tanto podríamos considerar a los sólidos cristalinos como un grupo significativo de arreglos periódicos de átomos, moléculas o iones, los cuales a partir de una estructura mínima mejor conocida como celda unitaria nos permite construir cristales, mientras es trasladada por el espacio como si estuviéramos construyendo una pared con la menor cantidad de mosaicos repetidos y nos centramos en unos pocos átomos, iones moleculares para describir sus características.

Por otro lado, la importancia tecnológica de los sólidos cristalinos está relacionada con sus propiedades eléctricas optimas o magnéticas, las cuales son propias de las estructuras periódicas del material y la distribución de electrones de valencia en los átomos que forman parte del cristal; cabe destacar que dichas propiedades pueden alterarse o ajustarse controlando sintéticamente la cantidad de defectos o impurezas en el cristal.

Algunos ejemplos de esto, es en la fabricación de muchos dispositivos que utilizamos en la actualidad como: láseres, dispositivos LED, células solares, transistores, chips, pantallas de TV y transformadores.

A lo largo del tiempo los investigadores tanto tecnológicos como industriales se han enfocado en la búsqueda de nuevos materiales con el objetivo de desarrollar estrategias sintéticas que permitan la producción de materiales y dispositivos con propiedades suficientes y específicas para usos definidos. Actualmente, existe una creciente demanda de fibras y cerámicas más duraderas, polímeros de alta temperatura, materiales fotosensibles, pero el mayor objetivo es desarrollar materiales híbridos, combinaciones de macromoléculas y partículas cristalinas para circuitos integrados, dispositivos eléctricos y ópticos, implantes médicos, especialmente dispositivos inteligentes que combinan sensores y actores.

3. Describir, características, geometría, arreglo atómico y propiedades de las siguientes celdas cúbicas:

• Cúbica simple (CS):

     Se caracteriza porque los átomos están dispuestos de forma que la malla elemental es cúbica, los átomos ocupan los vértices del cubo y la tangencia se da entre los átomos de las aristas de la celda. Dado que un átomo está ubicado en una esquina de una celda unitaria cúbica simple y está contenida por un total de ocho celdas unitarias, solo hay un átomo dentro de una celda unitaria cúbica simple.

En una celda cúbica simple, la celda unitaria se repite en todas las direcciones, sus lados vendrían a ser iguales y tienen la misma longitud, es decir, la celda unitaria es un cubo de arista a y con un punto de red definido en cada uno de sus vértices. Todos sus ángulos son iguales (a = b = c) a 90o.

La posición de la esquina inferior izquierda, en primer plano, se suele considerar el origen de coordenadas de la celda unidad. Así, las coordenadas de este punto de red serían (0, 0, 0).

Estas se presentan en metales típicos como el manganeso y el polonio que presentan unas propiedades de resistencia que sirven para la fabricación de acero y agentes desecantes. Aunque en mayor medida suelen ser tóxicas.

[pic 10]

Figura 3.1: Celda cúbica simple (CS)

Fuente: udocz

• Celda cúbica centrada en el cuerpo (BCC):

     Se caracteriza porque los átomos están dispuestos de forma que la malla elemental es cúbica, los átomos ocupan los vértices del cubo y un átomo en la intersección de las diagonales del cubo, es decir, se observa que el átomo central está rodeado por ochos vecinos más próximos y se dice que tiene un número de coordinación de 8. Así, hay un total de 2 átomos por celda unitaria. La tangencia se da entre los átomos de las diagonales del cubo. La celda unitaria es un cubo de arista a y tiene un punto de red definido en cada uno de sus vértices y un punto de red definido en el centro geométrico del cubo

...