Resumen de Unidad II: Estado Sólido
Enviado por Bran2509 • 9 de Noviembre de 2015 • Documentos de Investigación • 1.627 Palabras (7 Páginas) • 153 Visitas
Instituto Politécnico Nacional[pic 1][pic 2]
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Zacatenco
Prof.: González y Mora Ma. Teresa
Química Básica
“Resumen de Unidad II: Estado Sólido”
Alumno: Brandon Aldair García Fernández
Grupo: 1EM1 Turno: Matutino
Fecha: 6 de octubre de 2015
1. Sólidos cristalinos y amorfos.
Los materiales en el estado sólido se clasifican en cristalinos, amorfos o semicristalinos. En los cristalinos, los átomos adoptan arreglos ordenados y repetitivos; formando estructuras tridimensionales periódicas, un ejemplo clásico son los metales y sus aleaciones.
En los amorfos no existe ordenamiento periódico; el vidrio y algunos materiales de plástico como el poliestireno son los ejemplos más comunes.
Desde un punto de vista estructural, los sólidos amorfos se clasifican según si están compuestos por redes tridimensionales no periódicas (vidrio), moléculas individuales de cadena larga (polímeros naturales y plásticos) u ordenaciones intermedias entre estos 2 casos límite (cristales líquidos). La estructura amorfa crece de ordenamiento de largo alcance, es decir, superior al tamaño de las moléculas o unidades repetitivas.
En una red cristalina donde existen siempre tres traslaciones no coplanarias que tienen las dimensiones mínimas entre todas las traslaciones posibles de la red: son las traslaciones fundamentales o constantes reticulares cuyas dimensiones son submicroscópicas. La porción del espacio cristalino limitado por estas traslaciones constituye la celda fundamental del cristal.
2. Leyes de la cristalografía
Cristalografía es la ciencia de los cristales.
La primera ley cuantitativa de cristalografía (ley de los ángulos constantes o ángulos interfaciales) fue prevista en 1669 por Nils Steensen. Pero fue formalmente expresada en 1772 por Jean Baptiste Romé; la ley dice que en una misma especie mineral, los ángulos diedros formados entre las caras son iguales, aunque dichas caras puedan variar en cuanto a su forma y tamaño.
La segunda ley (ley de índices racionales o simple truncación) fue establecida en 1774 por Abbé René-Just Haüy. Él se dio cuenta que cuando un cristal de calcita se rompía, las piezas obtenidas tenían formas idénticas a las del cristal original. Y establece que la relación entre los parámetros de todas las caras existentes o posibles en un cristal, sobre un mismo eje, da siempre números racionales (pueden determinarse por tres números enteros).
La tercera ley (ley de la constancia de la simetría) que establece en un cristal, el grado de simetría que presenta un conjunto formado por cualquiera de sus caras, permanece invariable aunque se combine con otro cuando aparecen caras nuevas.
Los elementos de simetría puntual, sin traslación, son el plano de simetría, el eje de rotación y el centro de simetría o centro de inversión.
El plano de simetría (m) o de reflexión, refleja partes, o todos, idénticos del objeto a través de un plano, ambos lados del plano aparecen idénticas caras cristalinas.
Los elementos de simetría sin traslación se combinan de treinta y dos maneras distintas y dan lugar a las 32 clases cristalinas o grupos puntuales existentes.
3. Sistemas cristalinos
Existen siete tipos de sistemas cristalinos:
- Cúbico: Posee como característica fundamental cuatro ejes de rotación ternarios inclinados a 109,47°.
- Hexagonal
- Trigonal.
- Tetragonal
- Ortorrómbico
- Monoclínico
- Triclínico
[pic 3]
Cuando los planos reticulares se superponen se generan catorce celdas distintas conocidas como las Redes de Bravais, en honor de su descubiertos en 1848.
La celda unidad se clasifica según los puntos en la red:
- Celda unidad primitiva (P): tiene puntos de la red solo en sus vértices.
- Celda de unidad centrada en el cuerpo (I): posee puntos en el interior de la celda y en sus vértices.
- Celda de unidad centrada en las caras (F): Posee puntos de red en una de sus seis caras y en sus vértices.
- Celda de unidad centrada en los extremos (C): Posee puntos de red en cada una de sus dos caras superior e inferior y en cada uno de sus vértices.
4. Aplicación de los rayos X en cristalografía
Método de Laue, Método de Bragg
En sus primeros experimentos, Max von Laue (Premio Nobel de Física en 1914) usó radiación continua (con todas las longitudes de onda posibles) incidiendo sobre un cristal estacionario. De este modo, el cristal generaba un conjunto de haces que representan la simetría interna del cristal. En estas condiciones, y teniendo en cuenta la ley de Bragg, las constantes del experimento son los espaciados d y la posición del cristal respecto al haz incidente, y las variables son la longitud de onda λ y el entero n:
nλ = 2 dhkl sen θnh,nk,nl (Ecuación de Bragg)
Así que cada haz difractado corresponderá al primer orden de difracción (n=1) de una cierta longitud de onda, al segundo orden (n=2) de la longitud de onda mitad (λ/2), al tercer orden n=3 de la longitud de onda λ/3, etc. Por lo tanto, el diagrama de Laue es simplemente una proyección estereográfica de los planos del cristal.[pic 4]
Existen dos variantes del método de Laue:
- Por transmisión, en la que el haz de rayos X incide sobre el cristal y los haces transmitidos y difractados por él se recogen sobre una película.
- Por reflexión hacia atrás: en este montaje, la película se sitúa entre la fuente de rayos X y el cristal. Por un orificio practicado en la película pasa un colimador que selecciona un pincel de rayos X que incide sobre el cristal; y la película recoge los haces difractados hacia atrás.[pic 5]
5. Sistema cúbico y hexagonal
Método de Weiss
Está basado en la cámara del mismo nombre, desarrollada en 1924 por el científico austriaco K. Weissenberg.
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