Estructuras cristalinas - a Ciencias Galilei

1 CIENCIA DE LOS MATERIALES 1. Estructuras cristalinas La comprensi n de los materiales se logra por medio de modelos. El modelo aceptado en la actualidad es el siguiente: Los materiales est n formados por Los tomos se comportan como si fueran esferas s lidas. tomos de diferente naturaleza qu mica se representan por esferas de tama o diferente. tomo de hierro tomo de carbono Radio at mico = nm Radio at mico = nm N mero at mico = N mero at mico = 6. Los tomos se unen entre s para formar el material tomo enlace Dependiendo del material, los tomos tienen dos posibilidades para enlazarse.

2 1. Los tomos no siguen ning n orden o siguen un orden de corto alcance materiales amorfos 2. Los tomos siguen un ordenamiento de largo alcance materiales alcalinos. CIENCIA DE LOS MATERIALES 2. La estructura cristalina es el concepto que describe la forma como se organizan los tomos en el material. La estructura cristalina se determina por difracci n de rayos X. + + +. + + + Al lugar geom trico donde se ubica el tomo se le mana punto de red Toda la estructura cristalina puede estudiarse a partir de una peque a porci n que contenga el patr n de ordenamiento.

3 A esa peque a porci n se le llama celda unitaria. Los materiales son tridimensionales, por tanto las celdas unitarias son tridimensionales. Existen 14 tipos diferentes de celdas unitarias agrupadas en 7 sistemas cristalinos. Estudiaremos nicamente el sistema c bico. En este sistema la celda unitaria es un cubo de arista a0. a0 = par metro de red. Se mide a temperatura ambiente. CIENCIA DE LOS MATERIALES 3. El sistema c bico posee tres Estructuras cristalinas : 1. estructura c bica simple ( CS ). 2. estructura c bica centrada en el cuerpo ( BCC ).

4 3. estructura c bica centrada en la cara ( FCC ). Algunas propiedades de las celdas unitarias son: 1. N mero de tomos por celda Es el n mero promedio de puntos de red asociados a una celda unitaria. La estructura CS tiene 1 tomo por celda unitaria La estructura BCC tiene 2 tomos por celda unitaria La estructura FCC tiene 4 tomos por celda unitaria CIENCIA DE LOS MATERIALES 4. 2. Relaci n entre el radio at mico y el par metro de red estructura BCC. 4r a0 = 4r/ 3. a0. 2 a0. estructura FCC. 4r a0 = 4r/ 2. a0. a0. 3. N mero de coordinaci n.

5 Es el n mero de tomos que tocan a un tomo en particular. El tomo en el centro est en contacto con 8. tomos n mero de coordinaci n = 8. BCC. 4. Factor de empaquetamiento CIENCIA DE LOS MATERIALES 5. Es la fracci n de espacio de la celda unitaria que es ocupada por tomos. (N mero de tomos por celda) (volumen del tomo). FE = _____. volumen de la celda unitaria 5. Densidad te rica N mero de tomos por Peso molecular de los celda tomos masa = _____ = _____. volumen Volumen de la N mero de avogadro celda unitaria 6. Sitios intersticiales Son los huecos que existen entre los tomos que forman la estructura cristalina.

6 Ejemplo: Existen materiales que pueden tener m s de una estructura cristalina. Si son elementos puros se les llama alotr picos En general se llaman polim rficos. Temperatura 912 C 1394 C 1538 C. ambiente BCC FCC BCC liquido Cuando un pedazo de hierro se calienta, su volumen aumenta debido a la expansi n t rmica del metal. CIENCIA DE LOS MATERIALES 6. Cuando alcanza los 9120C el hierro se contrae porque cambia su estructura cristalina.