259898696 2 Estructura De Las Ceramicas

Estructura de los
materiales cerámicos

1.- INTRODUCCIÓN


Materiales cerámicos:


Duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad.
 Alto punto de fusión y bajas conductividades térmica y eléctrica.
 Adecuadas estabilidades tanto química como térmica.
 Altas resistencias bajo esfuerzos de compresión.


En la mayoría de las aplicaciones estructurales, las cerámicas se utilizan
bajoesfuerzos de compresión.



Propiedades → Resultado de la particular estructura de las cerámicas.



Estructura de las cerámicas:


Naturaleza del enlace interatómico (iónico y/o covalente).
 Disposición espacial de los átomos.



Según la disposición atómica podemos diferenciar dos tipos de sólidos:
cristalinos y amorfos.
Sólidos cristalinos → presentan estructuras cristalinas con un orden delargo
alcance → adoptan formas geométricas regulares en posiciones fijas del
espacio, alrededor de las cuales, los únicos movimientos son vibracionales.
 Sólidos amorfos → presentan estructuras amorfas con un orden de corto
alcance → carecen de esta regularidad en gran extensión, por estar
constituidos por macromoléculas que encuentran dificultad para acomodarse
en posiciones fijas.


Sólidocristalino
=
arena

Sólido
amorfo
=
vidrio



Características del enlace iónico:









Un átomo dona electrones de la última capa y otro los acepta.
Las electronegatividades de los átomos que forman parte del enlace son muy
diferentes.
Da lugar a estructuras más compactas.
Es un enlace no direccional.
La resistencia del enlace aumenta con la carga
Da lugar a bajos valores de conductividadeléctrica.

Características del enlace covalente:







Se produce una compartición de electrones.
Las electronegatividades de los átomos que forman parte del enlace son
similares.
Da lugar a estructuras menos compactas.
Es un enlace unidireccional
Proporciona compuestos con resistencia y temperaturas de fusión elevadas.
A menudo, dan lugar a bajos valores de expansión térmica.



Elementosque entran a formar parte de los materiales cerámicos:


Elementos metálicos: Al, Zr,…..
 Elementos no metálicos, principalmente el oxígeno.


Esto lleva como consecuencia la necesidad de analizar la estructura del
átomo metálico además de la del no metálico.



Elementos no metálicos → Carácter del enlace pasa a ser de tipo iónico y/o
covalente, más fuertes que el metálico → Materialescerámicos más duros
que los metálicos.



Ordenamiento espacial determinado por:


El carácter direccional del enlace covalente.
 La localización de la carga en el iónico.


Átomos de muchas cerámicas participan tanto del enlace iónico como del
covalente de forma conjunta → Posible considerar los porcentajes de cada
tipo de enlace considerando la diferencia de electronegatividad entre los
átomos.

%carácter iónico

(-1/4).(X A XB ) 2

1 e

“XA” y “XB” electronegatividades de los átomos A y B


Conclusiones:


El carácter iónico de un enlace covalente se relaciona con el concepto de
electronegatividad.



El carácter covalente de un enlace iónico se relaciona con el concepto de
polarización.



Cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividades de los dos
elementos, mayor es la fuerzade unión entre ellos y el carácter iónico de su
enlace.



Enlaces con una electronegatividad menor que la unidad, se pueden
considerar covalentes.



Enlaces con una diferencia de electronegatividad mayor que 2, se pueden
considerar iónicos.



El grado de participación de un tipo u otro de
enlace viene determinado por las posiciones
relativas en la Tabla Periódica → Cuanto mayor
sea laseparación, tanto horizontal como
vertical, más iónico será el enlace; cuanto más
cercanos estén entre sí los elementos, mayor
será el grado de covalencia.
El porcentaje de carácter iónico o covalente
determina el tipo de estructura cristalina que
formará el compuesto cerámico.


COMPUESTOS
CERAMICOS

DIFERENCIA DE
ELECTRONEGATIVIDAD

CARÁCTER
IONICO (%)

CARÁCTER
COVALENTE (%)

Oxido de...