Slido amorfo

Diagrama molecular del vidrio (SiO2) en slido amorfo.

Diagrama molecular del cuarzo (SiO2) en red cristalina.Elslido amorfoes unestado slidode la materia, en el que las partculas que conforman el slido carecen de una estructura ordenada. Estos slidos carecen de formas bien definidas. Esta clasificacin contrasta con la deslidos cristalinos, cuyostomosestn dispuestos de manera regular y ordenada formandoredes cristalinas.Muchos slidos amorfos son mezclas demolculasque no se pueden apilar bien. Casi todos los dems se componen de molculas grandes y complejas. Entre los slidos amorfos ms conocidos destaca elvidrio.Un mismo compuesto superdo, segn el proceso de solidificacin, puede formar una red cristalina o un slido amorfo. Por ejemplo, segn la disposicin espacial de las molculas deslice(SiO2), se puede obtener una estructura cristalina (elcuarzo) o un slido amorfo (elvidrio).ndice[ocultar] 1Propiedades de los slidos amorfos 2Aplicaciones 3Diferencias con los slidos cristalinos 3.1Difraccin 3.2Calorimetra 4Obtencin de slidos amorfos 4.1Bloque congelado 4.2Templado con lquido 4.3Templado al aire 4.4Condensacin del vapor 5Polmeros 6Vidrio 7Vase tambin 8ReferenciasPropiedades de los slidos amorfos[editar]Las molculas de los slidos amorfos estn distribuidas al azar lo que se traduce en que las propiedades fsicas macroscpicas del slido sonistropas, idnticas en todas las direcciones .Las formas amorfas tienen una temperatura caracterstica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes. Esta temperatura se conoce comotemperatura de transicin vtrea(Tg). La temperatura de transicin a vidrio de un material amorfo puede reducirse aadiendo molculas pequeas, denominadas "plastificadores", que se adaptan entre las molculas vtreas y les proporciona mayor movilidad.Una consecuencia directa de la disposicin irregular de las partculas en un slido amorfo, es la diferencia de intensidad que toman lasfuerzas intermolecularesentre las mismas, de ah que lafusinse alcance a distintas temperaturas, segn la proporcin de las distintas partculas que forman la muestra. De ello se deduce que un slido amorfo no tiene unpunto de fusindefinido, sino que dicha transformacin acontece en un intervalo de temperatura. Cuando se calienta un slido amorfo, la sustancia no manifiestan un punto de fusin, aunque se ablandan progresivamente aumentando su tendencia a deformarse. En contraste, la temperatura de fusin de un slido cristalino es precisa y est bien definida.En cuanto a sus propiedades elsticas, se puede afirmar que los slidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales. Por ejemplo, al aplicar una carga a un material amorfo en un intervalo racionado de tiempo, la sustancia desarrollar una deformacin pseudo-permanente, es decir, fluir como si fuera un lquido deviscosidadmuy alta.Respecto almagnetismo, los metales amorfos presentan las propiedades magnticas ms notables, comportndose como materialesferromagnticos(aquellos en los que se produce un ordenamiento magntico de todos los momentos magnticos en la misma direccin y sentido).Sustancia amorfaTipo de enlaceTg(K)

SiO2covalente1430

GeO2covalente820

Si, Gemetlico-

Pd0.4Ni0.4P0.2inico580

BeF2covalente570

Poliestirenocovalente370

Secovalente310

Au0.8Si0.2metlico290

H2Oenlace de H140

C2H5OHenlace de H90

IsopentanoVan der Waals65

Fe, Co, Bimetlico-

Aplicaciones[editar]Debido a sus propiedades mecnicas no tiene la necesidad , hay un gran nmero de slidos amorfos que se emplean como materiales para la industria y la construccin.Los xidos amorfos, gracias a su transparencia, solidez y facilidad para darle forma en lminas grandes, se emplean profusamente como vidrio de ventana. Ciertospolmerosorgnicos, en virtud de su resistencia y peso ligero y fcil procesamiento, se emplean como materiales estructurales (plsticos). Existen semiconductores amorfos que se emplean en las memorias de ordenador y en clulas solares gracias a sus propiedades pticas fotovoltaicas y en la facilidad para crear pelculas delgadas de gran superficie. Los metales amorfos se emplean en ncleos detransformadoresgracias a su ferromagnetismo, bajas prdidas y la posibilidad de formar cintas largas. Elcalcogenuroamorfo se emplea enxerografaen virtud de su fotoconductividad y la posibilidad de formar pelculas de gran rea.Diferencias con los slidos cristalinos[editar]La principal diferencia entre un slido cristalino y un slido amorfo es su estructura. En un slido cristalino existe una ordenacin de los tomos a largo alcance, mientras que en los slidos amorfos no se puede predecir donde se encontrar el prximo tomo. En este hecho se basan los diferentes mtodos de diferenciacin entre ambos tipos de slido, que en algunos casos no es fcil de establecer a simple vista. Dichos mtodos de diferenciacin incluyen:Difraccin[editar]

Difractograma del NaBr.Ladifraccinconsiste en enviar un haz de radiacin sobre el slido y tomar medidas a diferentes ngulos en un amplio rango angular, con el objetivo de deducir la disposicin de los tomos en el slido objeto de estudio. Los picos que aparecen en el diagrama de difraccin (difractograma), corresponden a la diferencia constructiva del haz de radiacin con un plano atmico, es decir, cuando se cumple laley de Bragg(permite estudiar las direcciones en las que la difraccin derayos Xsobre la superficie de un cristal produceinterferencias constructivas).Existen diferentes mtodos dedifraccin, que dependen del tipo de sonda enviada hacia la muestra. Los tres tipos de sonda ms utilizados en difraccin son losrayos X, los deneutronesy los deelectrones. Las diferencias entre ellos se establecen en lalongitudes de onday el mecanismo de interaccin. De estos tres tipos de difraccin, la ms habitual para el estudio de los slidos es la de rayos X.En un slido cristalino la disposicin de sus tomos guarda unasimetra. Por esa razn, su diagrama de difraccin por rayos X muestra varios picos muy bien definidos a unos ngulos determinados. Con los datos de la intensidad y de la posicin angular, as como las frmulas de interaccin entre rayos X y el slido, se puede calcular la posicin de los tomos en ese slido.En un slido amorfo, los tomos estn colocados al azar, debido a lo cual, en su diagrama de difraccin se observan pocos picos, en general uno, que se caracteriza por una gran anchura angular. Analizando la anchura angular del pico junto con la intensidad y el tipo de interaccin, se puede obtener la funcin de distribucin radial, que da la distancia a primeros vecinos de encontrar un nuevo tomo.Calorimetra[editar]Lacalorimetraconsiste en medir la cantidad de calor captado o cedido por el slido estudiado en el momento de solidificacin. En un slido amorfo, la disposicin irregular de sus tomos hace que posea una altaentropa(alto desorden) con respecto al slido cristalino, que est perfectamente ordenado. A la hora de lacristalizacin, esta alta entropa hace que la variacin de calor sea muy suave y por lo tanto est muy extendido en un gran rango de temperaturas. Sin embargo, elcalor especficodel slido cristalino durante la cristalizacin muestra un pico estrecho bien definido a una temperatura concreta, que corresponde a la temperatura de cristalizacin.Vase tambin:Calor latenteObtencin de slidos amorfos[editar]Los slidos amorfos se pueden formar, en condiciones naturales, si crecen en condiciones donde no existe suficiente movilidad de los tomos. En el ao 1969,David Turnbullescribi que "probablemente todos los materiales pueden, si se enfran con la suficiente rapidez y lejana de la temperatura crtica, ser trasformados en slidos amorfos".1Artificialmente, existen varios mtodos de obtencin de slidos amorfos. El mtodo ms antiguo y ms empleado es el de la fundicin templada, del que se conocen algunas variedades:Bloque congelado[editar]Esta tcnica necesita de un alto rango de temperaturas para el enfriamiento y formar unaaleacinmetlica. Un chorro de metal fundido es propulsado contra la superficie de un cilindro decobre, el cual se encuentra en rpida rotacin, lo que obliga al lquido a enfriarse (a temperatura ambiente o menor). Dentro de la tcnica del bloque congelado, se distingue entresplat-coolingy el templado giratorio de extraccin.Templado con lquido[editar]Esta tcnica puede ser utilizada para el enfriamiento de lquidos, utilizando baos de hielo en los cuales se introducen pequeas cantidades de fundido; permite enfriar con rangos de velocidad altas.Templado al aire[editar]Esta tcnica puede ser utilizada para materiales con tendencia a la formacin de slidos amorfos. Se puede obtener la fundicin con enfriamiento lento, lo cual se consigue apagando el horno. Slidos amorfos obtenidos mediante este mtodo son SiO2, As2S3ypoliestireno.Condensacin del vapor[editar]Esta tcnica comienza cuando el vapor formado en una cmara devaco, por la evaporacin del material, choca con una superficie fra, obtenindose una sustancia amorfa.Polmeros[editar]Artculo principal:PolmeroLospolmerosson compuestos macromoleculares de cadena larga, constituidos principalmente porcarbono(C),hidrgeno(H) yoxgeno(O), aunque a veces pueden presentarF,N,PyS. Son resultado de la unin de monmeros mediante la unin de una reaccin qumica llamada polimerizacin. La polimerizacin puede llevarse a cabo de forma natural, como sucede con lasprotenas, o bien de forma artificial, obtenindose materiales plsticos.Estas macromolculas pueden presentar muchas configuraciones y conformaciones. La configuracin se refiere a diferencias estructurales de corto alcance y no se puede modificar de forma reversible. Los polmeros tienen estructuras poco compactas debido al enrollamiento de las cadenas y de la presencia de grupos atmicos laterales.Todo lo que contribuye a un pobre empaquetamiento, favorece la formacin de una estructura forma, por ejemplo, cadenas moleculares muy largas y ramificadas, distribucin al azar de grupos laterales grandes a lo largo de las cadenas, cadenas copolimricas (formadas por combinacin de dos o ms monmeros), as como la presencia de aditivosplastificantesque separan las cadenas unas de otras y se aaden a los plsticos para mejorar sus propiedades. Los polmeros, cuyos monmeros son ciertamente sencillos, desarrollan cierto grado de ordenamiento segn como se han enfriado, pero no todo el material cristaliza.Ejemplo de materiales plsticos parcialmente cristalinos son elpolietileno,polipropilenoisotctico,nilon, y elpolitereftalato de etileno(PET).Los materiales cambian sus propiedades mecnicas segn se encuentren por encima o por debajo de la temperatura de reblandecimiento. Por encima, se deforman fcilmente al pasar de una a otra conformacin, mientras que por debajo estn fijos. En el material amorfo, las cadenas estn ms separadas que en la estructura laminar. Ello se refleja en una disminucin de la densidad.Segn sus propiedades, se distinguen varios tipos de polmeros: Polmeros termoplsticos, que fluyen (pasan al estado lquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningn) entrecruzamiento. Polmeros termoestables, que no fluyen, y lo nico que se consigue al calentarlos es que se descompongan qumicamente. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las molculas Elastmeros, que muestran un comportamiento elstico. Suelen ser termoestables, pero tambin termoplsticos debido a que el enlace covalente proporciona la capacidad de que los monmeros vuelvan a la posicin original una vez se deja de aplicar la fuerza Polmeros expandidos(espumas). Se caracterizan por ser porosos y tener baja densidad. Se obtienen por dispersin de un gas en un polmero antes de que se endurezca, bien sea termoestable o termoplstico.Vidrio[editar]Artculo principal:VidrioElvidrioes un slido amorfo con la estructura de un lquido. Tcnicamente, un vidrio es un producto inorgnico de la fusin que se ha enfriado a una velocidad demasiado elevada para permitir la formacin de cristales.Aunque popularmente se llama cristal y vidrio a un mismo material, existe una diferencia esencial entre ambos. El cristal hace referencia a un estado de ordenacin de la materia que se encuentra en la naturaleza en diferentes formas (por ejemplo, cuarzo o cristal de roca). El vidrio, sin embargo, es el resultado de la fusin de ciertos ingredientes (slice,sosaycal). Existen, sin embargo, vidrios creados por la naturaleza, como laobsidianaque se forma por el calor generado en el interior de losvolcanes. Se llama errneamente cristal al vidrio de plomo o vidrio ptico, pues su transparencia imita alcristal de rocanatural; esta imitacin haba sido siempre la meta principal de los vidrieros.