Arreglos atómicos y ionicos



3. Arreglos atómicos e iónicos
Los arreglos de átomos e iones desempeñan un papel importante en la microestructura y por lo tanto, en las propiedades de los materiales.

3.1 Orden de corto alcance comparado con orden de largo alcance.
Si no se consideran las imperfecciones que aparecen en los materiales, en los distintos estados de la materia, se pueden encontrar cuatro clases dearreglos atómicos o iónicos:
TIPO DE MATERIAL
ORDEN
EJEMPLO
Gases monoatómicos
Sin orden
Argón
Materiales amorfos
Sin orden de largo alcance, sólo orden de corto alcance.
Silicio amorfo, vidrios, plásticos
Materiales cristalinos
Orden de corto y largo alcance.

a) Monocristal

Silicio
b) Policristalinos

Metales, aleaciones y la mayoría de cerámicas.
Cristales líquidos
Orden de cortoy largo alcance.
Pantallas LCD

3.2 Materiales amorfos
En estos materiales, el arreglo de los átomos o de las moléculas solamente se extiende a su vecindad, para caracterizarlos se utilizan la dispersión de neutrones y otros métodos. Presentan menor resistencia mecánica pero mayor transparencia. Se puede promover la cristalinidad de un material calentándolo durante un largo tiempo (curado),de esta forma pequeñas cantidades de materiales en el estado fundido tendrán la oportunidad de orientarse y comenzar a cristalizar. Otra forma de promover la cristalinidad es agregando agentes nucleantes para obtener una cristalización controlada, por ejemplo se pueden obtener vitrocerámicas con aproximadamente 99.9% de cristalización para obtener una excelente resistencia mecánica y un pequeñotamaño de cristales para obtener una determinada transparencia; también influye la velocidad de enfriamiento, así como los procesos térmicos y mecánicos efectuados durante el proceso.

3.3 Redes, celdas unitarias, bases y estructuras cristalinas

INVESTIGAR Y COMPLETAR LA SIGUIENTE TABLA CON LOS CONCEPTOS QUE SE DESCRIBEN:

CONCEPTO
CONCEPTO
Red o retículo

Dirección de empaquetamientocompacto

Puntos de red

Radio atómico

Motivo o base

Número de coordinación

Estructura cristalina

Factor de empaquetamiento

Celda unitaria

Conjetura de Kepler

Sistema cristalino

Estructura compacta

Redes de Bravais

Densidad

Parámetros de red

Estructura hexagonal compacta, HCP


a) Al igual que la estructura FCC tiene un factor de empaquetamiento muyeficiente, es el máximo valor igual a 0.74 y un número de coordinación de 12. La mayoría de los metales poseen esta estructura.
b) Número de átomos que tocan a otro en particular; el número de vecinos más cercanos a ese átomo.
c) Colección de puntos que dividen al espacio en segmentos menores de igual tamaño.
d) Subdivisión de la red cristalina que sigue conservando las características generales de todala red.
e) Puntos que forman la red, los alrededores de cada punto son idénticos en todo el material.
f) Se identifican 14 agrupados en siete sistemas cristalinos.
g) Grupo de uno o más átomos ubicados en forma determinada entre sí y asociados con cada punto de red.
h) Describen el tamaño y la forma de la celda unitaria, incluyen dimensiones de los costados o aristas de la celda unitaria ylos ángulos entre sus costados.
i) Radio aparente de un átomo, comúnmente se calcula a partir de las dimensiones de la celda unitaria utilizando direcciones compactas.
j) La fracción de empaquetamiento máxima con esferas de tamaño uniforme no puede ser mayor que π/√18 o sea aproximadamente 0.74
k) Fracción de espacio ocupada por átomos (esferas) que tocan a su vecino más cercano.
l) Direcciónen un cristal a lo largo de la cual los átomos están en contacto.
m) Arreglo de los átomos de un material en una red regular y repetible.
n) Arreglo cúbico, tetragonal, hexagonal, etc. de puntos en el espacio que producen 14 redes de Bravais y cientos de estructuras cristalinas que llenan el espacio tridimensional.
o) Estructura que tiene una fracción de empaquetamiento de 0.74 (FCC y HCP)....