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Ciencia y tecnología de materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos.
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TEMA 2:
ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS Y
NO CRISTALINOS.
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Tema 2: Estructura de los sólidos cristalinos y no cristalinos.
2.1.- Ordenamiento atómico de corto y largo alcance. Estructuras cristalina y vítrea.
2.2.- Conceptos de red cristalina y celdilla elemental. Sistemas cristalinos.
2.3.- Celdillas elementales de los metales.
2.4.- Representación de planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller.
2.5.- Densidades atómicas en cristales. Sistemas máximo compactos. Secuencias de empaquetamiento en cristales máximo-compactos.
2.6.- Estructuras cristalinas de los materiales no metálicos.
2.7.- Estructuras no cristalinas
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OBJETIVOS GENERALES:
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2.1.- Ordenamiento atómico de corto y largo alcance. Estructuras cristalina y vítrea.
a)Gases inertes b)Vapor de agua c)Vidrio d)Metales y sólidos
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Desordenación (gases)Ordenamiento particular (de corto alcance): vecinos más cercanosOrdenamiento general (de largo alcance): metales, semiconductores, cerámicos y polímeros.
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2.2.- Conceptos de red cristalina y celdilla elemental. Sistemas cristalinos 7
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2.3.- Celdillas elementales de los metales. 17
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Se denomina alotropía a la propiedad que presentan algunos metales de existir, enestado sólido, conformando diferentes estructuras a temperaturas específicas, demodo que la transformación se realiza de forma reversible y a una temperaturadefinida.
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(fcc)
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• Nº átomos por celda unitaria.
• Radio atómico en función de parámetro de red.• Direcciones máximo compactas: aquellas a lo largo
de las cuáles los átomos hacen contacto continuo.
• Índice de coordinación: nº de átomos que se encuentran en contacto con 1 átomo en particular (nº de vecinos más cercanos). Indica la eficiencia del empaquetamiento.
• Factor de empaquetamiento atómico: fracción de espacio ocupada por los átomos, suponiendo que sean esferas sólidas.
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Ver enlaces:http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/cci.html
Y http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/ccc.html
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2.4.- Representación de planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller. 29
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2.5.- Densidades atómicas en cristales. Sistemas máximo compactos. Secuencias de empaquetamiento en cristales máximo-compactos.
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65CCI ó BCC
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HC ó HCP
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A modo ilustrativo, se muestra una comparativa del tamaño de átomo de la estructura (en el centro) y los átomos de mayor tamaño que podrían alojarse en los respectivos intersticios para los diferentes tipos de celdillas. Dos son los aspectos a destacar en esta figura. - Para un determinado radio del átomo anfitrión, las estructuras que podrían albergar los átomos mayores serían las estructuras compactas (CCC y HC), aunque esto pueda parecer insólito. - En las estructuras CCC y HC los intersticios mayores son los octaédricos, en tanto que para la CCI, los mayores son los tetraédricos.
http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/comparativa.html
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73INDICES O NÚMEROS DE COORDINACIÓN
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¿Cómo surgen las estructuras que hemos estudiado? Imaginemos que nos enfrentamos al problema de apilar átomos —que consideraremos como esferas idénticas— lo más apretadamente posible y de modo que el conjunto resulte con cierto ordenamiento. La siguiente figura ilustra tres posibles formas de conseguir esto. Designaremos como I, II y III a los tres tipos de planos obtenidos.
Planos de tipo I, tipo II y tipo III. El polígono sobreimpreso en cada uno de ellos señala el patrón de ordenamiento que siguen los átomos de cada plano: cuadrado, rectangular y hexagonal, respectivamente.
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DIRECCIONES Y PLANOS DE MÁXIMA COMPACIDAD
EMPAQUETAMIENTOS MÁXIMO COMPACTOS
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CRISTALES NO METÁLICOS2.6.- ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS MATERIALES NO METÁLICOS.
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LA ESCALA ATÓMICA DE LOS MATERIALES MOLECULARES
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2.7.- ESTRUCTURAS NO CRISTALINAS.
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