PRCTICA DE PROBLEMAS N 2CURSO: FSICA DE MATERIALES IX Ciclo de Fsica-UNT1. La hoja de Al utilizada para guardar alimentos pesa aproximadamente 0.3 g por pulgada cuadrada. Cuntos tomos de aluminio estn contenidos en esta muestra de hoja?2. Cul es el volumen en cm3 que ocupa un mol de boro?3. Qu fraccin del total de tomos de Si debe reemplazarse por tomos de arsnico para obtener un milln de electrones libres para moverse en una libra de silicio?4. Utilizando la notacin abreviada del nmero cuntico, escriba las configuraciones electrnicas de los elementos siguientes: (a) Helio, (b) Silicio, (c) Germanio, (d) Plata. 5. El metano CH4 tiene una estructura tetradrica similar a la del SiO2, con un tomo de C, cuyo radio mide 0.77 x 10-8 cm, en el centro y tomos de H, con radio 0.46 x 10-8 cm, en cuatro de sus ocho esquinas. Calcule el tamao del cubo tetradrico del metano.6. Construya una grfica con la temperatura de fusin de los elementos de las columnas IVB a VIIIB de la tabla peridica en funcin del nmero atmico (esto es, trace las temperaturas de fusin del Ti hasta el Ni; del Zr al Pd; del Hf hasta el Pt). Analice estas relaciones, con base en los enlaces atmicos y la energa de unin, (a) conforme el nmero atmico aumenta en cada fila de la tabla peridica y (b) conforme el N atmico aumenta en cada columna de la tabla peridica.7. La densidad del potasio, que tiene una estructura BCC y un tomo por punto de red es 0.855 g/cm3. El peso atmico del K es 39.09 g/mol. Calcule (a) el parmetro de red y (b) el radio atmico del potasio. 8. El Ga tiene una estructura ortorrmbica, con a0 = 0.45258 nm, b0 = 0.45186 nm y c0 = 0.76570 nm. El radio atmico es 0.1218 nm. La densidad es de 5.904 g/cm3 y el peso atmico es de 69.72 g/mol. Determine: (a) el N de tomos en cada celda unitaria y (b) el factor de empaquetamiento de la celda unitaria.9. Por encima de 882 C, el titanio tiene una estructura cristalina BCC con a = 0.332 nm. Por debajo de esta temperatura tiene una estructura HCP con a = 0.2978 nm y c = 0.4735 nm. Determine el porcentaje de cambio de volumen cuando el Ti BCC se transforma en Ti HCP. Se trata de una contraccin o de una expansin?10. Determine los ndices de Miller correspondientes a las direcciones de la celda unitaria cbica que aparece en la figura 1.11. Determine los ndices para los planos de la celda unitaria cbica que aparece en la figura 2.Fig. N 1

12. Esboce los siguientes planos y direcciones dentro de una celda unitaria cbica: (a) , (b) , (c) [410], (d) , , (f) , (g) , (h), (i) (030), (j) , (k) , (l) .13. Convertir las direcciones en un esquema de 4 ndices de Miller-Bravais para celdas unitarias hexagonales. Esquematice. 14. Esboce los planos y direcciones siguientes dentro de una celda unitaria hexagonal: (a) [2110], (b) [1121], (c) [1010], (d) (1210), (e) (1122), (f) (1230).15. Determine la densidad lineal, la fraccin de empaquetamiento para el Li BCC, que tiene un parmetro de red de 0.35089 nm, en las direcciones [100], [110], y [111]. Cul de estas direcciones es compacta o de empaque cerrado?16. Localice las posiciones de los sitios intersticiales ms representativos, cbicos, tetradricos y octadricos, en las celdas unitarias cbicas SC, BCC, y FCC. Esquematice.Fig. N 2

17. Qu caractersticas presentan las estructuras de: (a) Cloruro de Cesio, (b) Cloruro de sodio, (c) Blenda de cinc. Esquematice las posiciones de los tomos o iones en las estructuras, y de ejemplos de cristales que presentan dichas estructuras. 18. El NiO tiene la estructura del cloruro de cesio, del cloruro de sodio o de la blenda de zinc? Con base a la respuesta determine: (a) el parmetro de red, (b) la densidad y (c) el factor de empaquetamiento.19. La energa potencial neta entre dos iones adyacentes, EN , puede representarse por la siguiente expresin: . Calcular la energa de enlace E0 en trminos A, B, y n usando el siguiente procedimiento: (1) Diferenciar EN con respecto a r, y luego el resultado igualar a cero, puesto que la curva EN vs r es un mnimo en E0. (2) Resolver para r en trminos de A, B, y n, para el cual r = r0 es el espaciamiento interinico en equilibrio. (3) Determine la expresin para E0 por sustitucin de r0 en la ecuacin de EN. 20. El carcter inico porcentual del enlace entre elementos A y B (donde A es el ms electronegativo) se puede aproximar por la expresin: , donde XA y XB son las electronegatividades de los respectivos elementos. Calcule el carcter inico porcentual de los enlaces interatmicos para cada uno de los compuestos: MgO y CdS.21. Determine el ngulo de difraccin esperado para el primer orden de reflexin en el conjunto de planos (310) para el Cromo BCC, cuando se utiliza una radiacin monocromtica de longitud de onda 0.0711 nm.22. La figura N 3 muestra un patrn de difraccin de R-X para el plomo tomado usando un difractmetro y una radiacin monocromtica X que tiene una longitud de onda de 0.1542 nm; cada pico del patrn de difraccin se encuentra rotulado. Calcule el espaciado interplanar para cada conjunto de planos rotulados; tambin determine el parmetro de red del Pb para cada uno de los picos.

Fig. N 3 Patrn de difraccin para el Pb.

23. Un difractmetro de R-X recoge un patrn de difraccin para un elemento que tiene la estructura cristalina BCC o FCC y que muestra picos de difraccin en los siguientes ngulos 2: 44.390, 64.578, 81.717, y 98.141. La longitud de onda de la radiacin incidente fue de 0.1541 nm. (a) Determinar la estructura del elemento, (b) Determinar la constante de red del elemento, (c) Identificar el elemento.

Prof. Wilder Aguilar CastroSemestre I-2014