Estructura Cristalina

Estructura Cristalina
Arreglo Atómico e Iónico

Objetivos

•

Explicar y entender la clasificación de los materiales en base a su arreglo
atómico y iónico.

•

Describir los arreglos en los sólidos cristalinos de acuerdo con las
estructuras de red, base y cristalina.

Orden de corto alcance versus de

largo alcance
Los arreglos atómicos se pueden encontrar de la siguientemanera:
(a)

Sin Orden,

Los gases monoatómicos como el argón (Ar) que se forma en un tubo de luz fluorescente.
Los átomos o los iones no tiene arreglo ordenado. Estos materiales llenan todo el espacio
disponible que tienen.

Gases monoatómicos inertes no
tienen ordenamiento regular de
átomos.

(b)

Orden de corto alcance,

Este es cuando se tiene un arreglo especial de los átomossolo si se extiende a su vecindad
inmediata.
Cada molécula de agua en el vapor tiene un orden de corto alcance debido a los enlaces
covalentes entre los átomos de H2 y los de O2, lo que significa que cada átomo de oxigeno
esta unido a dos átomos de hidrogeno formando 104.5° entre los enlaces.
La estructura tetraédrica de la sílice satisface el requisito de que cuatro iones de O2 estén
unidos acada ion de silicio.
Otros materiales de orden de corto alcance son los materiales poliméricos que se parecen
a la estructura del vidrio del silicato.

Vapor de agua, nitrógeno gaseoso,
tienen ordenamiento de corto
alcance

Sílice amorfo y vidrios de silicato,
tienen ordenamiento de corto
alcance

c)

Orden de largo alcance,

La mayoría de los metales y aleaciones, los cerámicosy algunos polímeros tienen una
estructura cristalina donde los átomos o iones muestran orden de largo alcance , el
arreglo atómico especial abarca escalas de longitud mayores de 100 nm.
Los átomos o los iones forman un patrón repetitivo o semejante a una red en tres
dimensiones.

Metales, aleaciones y cerámicas y algunos
polímeros tienen ordenamiento regular de largo
alcance

A estosmateriales que forman el ordenamiento anterior se les llama materiales
cristalinos y a los que solo se forman con un solo cristal se les llama monocristalino o
monocristal, los cuales son utilizados en aplicaciones electrónicas y ópticas.

Monocristales naturales

Monocristales artificiales

Un material policristalino esta formado por muchos cristales pequeños con
diversas orientacionesen el espacio, estos cristales pequeños se llaman granos.

Micrografía de un acero inoxidable policristalino, donde
se aprecian los granos y los límites de grano
Los bordes de estos cristales diminutos o granos se llaman limites de grano.

Un material amorfo es un aquel que no tiene arreglo regular y periódico de sus
átomos.
El vidrio es un material amorfo y se obtiene con frecuencia de lasílice fundida.

Los cristales líquidos son materiales
poliméricos que tiene un orden
especial. En cierto estado los
polímeros de cristal líquido se
comportan
como
materiales
amorfos.

A: Gases monoatómicos
Sin orden
Ej. Gas Argón

D: Materiales cristalinos
Orden de corto y largo alcance

B: Materiales amorfos
Orden de corto alcance
Ej. Si amorfo, vidrios, plásticoMonocristal
Ej. Si, GaAs

Policristalinos
Ej. metales, aleaciones y
la mayoría de los cerámicos

C: Cristales líquidos
Orden de corto y largo alcance
en pequeños volúmenes
Ej. Polímeros en pantallas de
cristal líquido

Clasificación de los materiales con base en la clase de orden atómico.

Estructura cristalina


Una red es una colección de puntos, llamados puntos de red, los cuales seencuentran ordenados en un patrón periódico de tal modo que los
alrededores de cada punto de red son idénticos.



Una red puede ser uni, bi o tridimensional.



En la ingeniería de materiales se usa el concepto de “red” para describir los
arreglos atómicos o de iones.



Un grupo de uno o mas átomos ubicados en forma determinada entres si y
asociados con cada punto de red, se...