ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA

Orden de corto y largo alcanceOrden de corto y largo alcance

Sin orden: gases ArSin orden: gases ArOrden de corto alcance: arreglo de los Orden de corto alcance: arreglo de los átomos se extiende a los vecinos: vapor átomos se extiende a los vecinos: vapor de aguade agua

Agua liquidaAgua liquida Vidrios cerámicos estructura tetraédrica Vidrios cerámicos estructura tetraédrica

de la sílice.de la sílice.Orden de largo alcance: red metales, Orden de largo alcance: red metales, semiconductores, algunos cerámicossemiconductores, algunos cerámicos

Materiales cristalinos y amorfosMateriales cristalinos y amorfos

Cristal: Disposición regular de los Cristal: Disposición regular de los átomos, patrón que se repite en las 3 átomos, patrón que se repite en las 3 dimensiones.dimensiones.

Material amorfo cuando no se repite en las Material amorfo cuando no se repite en las 3 dimensiones , su estructura es una 3 dimensiones , su estructura es una herencia del estado liquido al solidificarse.herencia del estado liquido al solidificarse.

Importancia del sistema cristalinoImportancia del sistema cristalino

Celda unitariaCelda unitaria

Es el patrón o la unidad que se repite en la Es el patrón o la unidad que se repite en la estructura cristalinaestructura cristalina

Se caracteriza por los tres vectores de Se caracteriza por los tres vectores de translación cristalina translación cristalina a, b a, b y y c c llamados ejes llamados ejes cristalográficos porque definen tamaño y forma cristalográficos porque definen tamaño y forma del cristal.del cristal.

Las magnitudes de los ejes a, b y c y sus Las magnitudes de los ejes a, b y c y sus ángulos ángulos α, β y αα, β y α se denominan constantes se denominan constantes reticulares o parámetros de la celdareticulares o parámetros de la celda

Celda unitaria y redCelda unitaria y red

Parámetros de redParámetros de red

UnidadesUnidades

1 nanómetro = 101 nanómetro = 10-9-9 m = 10 m = 10-7-7 cm =10 A cm =10 A

Redes simplesRedes simples

Únicamente podemos tener siete maneras Únicamente podemos tener siete maneras únicas e independientes de especificar las únicas e independientes de especificar las longitudes axiales y los diferentes ángulos. Son longitudes axiales y los diferentes ángulos. Son los siete sistemas cristalinos. Llamados redes los siete sistemas cristalinos. Llamados redes simples o primitivas.simples o primitivas.Si se les agrega un punto en el interior de una Si se les agrega un punto en el interior de una celda se dice que es centrada en el cuerpo y si celda se dice que es centrada en el cuerpo y si es en el centro de cada cara se dice que es es en el centro de cada cara se dice que es centrado en las caras.centrado en las caras.Bravais demostró que hay solo 14 redes Bravais demostró que hay solo 14 redes puntuales . puntuales .

Numero de puntos (átomos o iones) que pertenecen a una celda unitaria.

Nt = Ni + Nc/2 +Nv/8

Numero de coordinación = nº de átomos que tocan a otro en particular o vecinos mas

cercanos

Factor de empaquetamientoFactor de empaquetamiento

Fracción de espacio ocupada por los Fracción de espacio ocupada por los átomos.átomos.

F= F= (nº de átomos/celda)(vol de cada átomo)(nº de átomos/celda)(vol de cada átomo)

vol de la celda unitariavol de la celda unitaria

Estructuras metálicas comunesEstructuras metálicas comunes

Cohesión metálica : los átomos en los Cohesión metálica : los átomos en los metales han perdido todos o parte de sus metales han perdido todos o parte de sus electrones externos , y el cristal debe electrones externos , y el cristal debe considerarse como un conjunto de iones considerarse como un conjunto de iones positivos inmerso en una nube de positivos inmerso en una nube de electrones. Pero en promedio cada Ion electrones. Pero en promedio cada Ion esta rodeado del numero necesario de esta rodeado del numero necesario de electrones para neutralizar su carga. electrones para neutralizar su carga. Conductividad eléctrica, térmica, rigidez y Conductividad eléctrica, térmica, rigidez y ductilidad. ductilidad.

Los metales cristalizan en una de las tres estructuras: cúbica centrada en el cuerpo; cúbica centrada en las caras y hexagonal compacta

Estructura cúbica centrada en el Estructura cúbica centrada en el cuerpocuerpo

Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =22 átomos por celda unitaria2 átomos por celda unitaria a=b=c a=b=c α= β = αα= β = α =90º =90ºNumero de coordinación Nc= 8Numero de coordinación Nc= 8Atomos en contacto a lo largo de la diagonal del Atomos en contacto a lo largo de la diagonal del cubo: a√3=4r a=4r/√3cubo: a√3=4r a=4r/√3Atomos en contacto a lo largo de la diagonal del Atomos en contacto a lo largo de la diagonal del cubocuboFactor de empaquetamiento = 0.68Factor de empaquetamiento = 0.68Ejs: Fe , Cr, W, Mo metales muy resistentes.Ejs: Fe , Cr, W, Mo metales muy resistentes.

Estructura cúbica centrada en las Estructura cúbica centrada en las caras caras

Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 0+6/2+ 8/8 =4Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 0+6/2+ 8/8 =4

4 átomos por celda unitaria4 átomos por celda unitaria

a=b=c a=b=c α= β = αα= β = α =90º =90º

Numero de coordinación Nc= 12Numero de coordinación Nc= 12

Atomos en contacto a lo largo de la diagonal de Atomos en contacto a lo largo de la diagonal de la cara: a√2=4r a=4r/√2la cara: a√2=4r a=4r/√2

Factor empaquetamiento = 0.74Factor empaquetamiento = 0.74

Ejs: : Fe, Al, Ni, Cu, Ag, Pb dúctiles y Ejs: : Fe, Al, Ni, Cu, Ag, Pb dúctiles y maleablesmaleables

Estructura hexagonal compactaEstructura hexagonal compacta

Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2

2 átomos por celda unitaria2 átomos por celda unitaria

a1=a2a1=a2≠≠c c α= β =90º α= β =90º gg =120º =120º

Numero de coordinación Nc= 12Numero de coordinación Nc= 12

a=2ra=2r

Ejs: Mg, Ti,,Be, Co, y Zn metales difíciles Ejs: Mg, Ti,,Be, Co, y Zn metales difíciles de deformar plásticamentede deformar plásticamente

Densidad teórica de un metalDensidad teórica de un metal

Densidad de un metalDensidad de un metal

Polimorfismo o alotropíaPolimorfismo o alotropía

Muchos elementos y compuestos existen en Muchos elementos y compuestos existen en mas de una forma cristalina en diferentes mas de una forma cristalina en diferentes condiciones de Tº y Presión.condiciones de Tº y Presión.Ejs Fe, Ti , Co.Ejs Fe, Ti , Co.Fe: -273 a 912ºC cúbico centrado en el cuerpo , Fe: -273 a 912ºC cúbico centrado en el cuerpo , alfa, ferrita.alfa, ferrita.912 a 1394ºC cúbico centrado en las caras, 912 a 1394ºC cúbico centrado en las caras, ferrita gamma, austenitaferrita gamma, austenita1394 1539ºC cúbico centrado en el cuerpo, 1394 1539ºC cúbico centrado en el cuerpo, delta, ferrita.delta, ferrita.

Puntos, direcciones y planosPuntos, direcciones y planos

Coordenadas de los puntosCoordenadas de los puntos

Índices de MillerÍndices de Miller

Índices de Miller de algunos planos Índices de Miller de algunos planos cristalinos cúbicos importantescristalinos cúbicos importantes

Sitios intersticialesSitios intersticiales

Son pequeños huecos entre los átomos Son pequeños huecos entre los átomos de la red en los cuales se pueden albergar de la red en los cuales se pueden albergar átomos mas pequeñosátomos mas pequeños

Cristales ionicosCristales ionicos

CaO, MgO, MnS, CaO, MgO, MnS,

NiO, MnONiO, MnO

Cubica centrada en Cubica centrada en las caraslas caras

Estructura tipo halita, NaClEstructura tipo halita, NaCl

Estructura tipo fluorita, CaF2Estructura tipo fluorita, CaF2

ThO2, CeO2, ThO2, CeO2, UO2.ZrO2UO2.ZrO2

Estructuras covalentesEstructuras covalentes

SOLIDIFICACION E SOLIDIFICACION E IMPERFECCIONES EN EL IMPERFECCIONES EN EL

ARREGLO ATOMICOARREGLO ATOMICO

FERRITAEs una solución sólida intersticial de carbono en una red cúbica centrada en el cuerpo de hierro. Admite hasta un 0,021 % C en solución a la temperatura eutectoide. Es el constituyente más blando del acero. Su resistencia es de 28 Kg/mm2 (2,7 MPa). La morfología y estructura granular de la ferrita es muy variada pudiéndose encontrar hasta 24 términos descriptivos de la misma.

granos poligonales de ejes aproximadamente iguales

Fig. 1, x100 Morfología equiaxial Fig 2, x100 estructura de Widmanstätten

IMPERFECCIONES EN EL IMPERFECCIONES EN EL ARREGLO ATOMICOARREGLO ATOMICO

ALEACIONES ALEACIONES

IMANESIMANES

TRANSISTORESTRANSISTORES

VIDRIOSVIDRIOS

DislocacionesDislocaciones

Son imperfecciones lineales en una red.Son imperfecciones lineales en una red.

Dislocación helicoidal o de tornilloDislocación helicoidal o de tornillo

Dislocaciones de bordeDislocaciones de borde

Defectos puntualesDefectos puntualesSon discontinuidades en la red que involucran Son discontinuidades en la red que involucran uno o varios átomosuno o varios átomos

SustitucionalesSustitucionales

IntersticialesIntersticiales

difracción de rayos Xdifracción de rayos X

Técnica consistente en hacer pasar un Técnica consistente en hacer pasar un haz de de rayos X a través de un a través de un cristal de la de la sustancia sujeta a estudio. El haz se sujeta a estudio. El haz se escinde en varias direcciones debido a la escinde en varias direcciones debido a la simetría de la agrupación de simetría de la agrupación de átomos y, por y, por difracción, da lugar a un patrón de , da lugar a un patrón de intensidades que puede interpretarse intensidades que puede interpretarse según la ubicación de los átomos en el según la ubicación de los átomos en el cristal, aplicando la cristal, aplicando la ley de Bragg..

En este modelo, los electrones de los En este modelo, los electrones de los átomos en el cristal dispersan en todas átomos en el cristal dispersan en todas direcciones a los rayos X que reciben. Los direcciones a los rayos X que reciben. Los rayos X dispersados por electrones de rayos X dispersados por electrones de átomos iguales en diferentes módulos, se átomos iguales en diferentes módulos, se reforzarán uno a otro, y no se reforzarán uno a otro, y no se autodestruirán, sólo para una dirección de autodestruirán, sólo para una dirección de dispersión: la de la reflexión especular en dispersión: la de la reflexión especular en la superficie del cristal. Así es, la la superficie del cristal. Así es, la difracción de rayos X por un cristal se difracción de rayos X por un cristal se comporta según una de las comporta según una de las características de la reflexión de la luz por características de la reflexión de la luz por un espejo, a saber, los ángulos de un espejo, a saber, los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales incidencia y de reflexión son iguales

Próxima semanaPróxima semana

Producción de los metales Fusión, Producción de los metales Fusión, solidificación y colado; Alto Horno y sus solidificación y colado; Alto Horno y sus reacciones Aceria, colada lingote, colada reacciones Aceria, colada lingote, colada continua, laminado en caliente y en frío.continua, laminado en caliente y en frío.

ASKELAND. C 12WILLIAM SMITH C 4 y 5PAT MANGONONC 7

http://es.wikipedia.org/wiki/Siderurgia