Estructura de los materiales

2.7 ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES.

2.7.1 ESTADO SÓLIDO (CRISTALINO).
La presencia del estado sólido en la materia que nos rodea es constante. El
arreglo de sus moléculas o iones es uniforme.
En los gases y en los líquidos, las moléculas se desplazan de manera continua
y aleatoria, y además giran y vibran. Debido a este movimiento no es posible
que haya un arreglo ordenado de las moléculasen el estado líquido o gaseoso.
Sin embrago, en los sólidos, las moléculas, átomos o iones no pueden moverse
(aunque vibran y ocasionalmente rotan). De este modo, aparece un patrón
recular y representativo de átomos o moléculas en su estructura (un orden de
largo rango) que es característico del estado sólido.
La mayor parte de la materia sólida muestra una disposición ordenada de
átomos. Lahermosa regularidad externa (macroscópica) de un cristal de sal
sugiere simetría interna y que ésta incluye los iones que constituyen el sólido.
Las estructuras de los sólidos pueden describirse como redes cristalinas
tridimensionales de átomos, iones o moléculas. Los sólidos sin estructura
cristalina, como el vidrio, se denominan amorfos, debido a su estructura son
más parecidos a unlíquido que a un sólido.
En un sólido cristalino, la celda unitaria es la unidad repetitiva más pequeña
que posee toda la simetría característica del arreglo atómico, iónico o
molecular.
Los sólidos (redes cristalinas tridimensionales) pueden construirse
ensamblando celdas unitarias tridimensionales, dando lugar a una red del
cristal.
2.7.2 CONCEPTO Y CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS CRISTALINOS.
Paraconstruir las redes cristalinas, la naturaleza emplea siete celdas unitarias
tridimensionales y la ciencia que estudia a los cristales los ha clasificado en: 7
sistemas universales de cristalización y son: sistema cúbico, tetragonal,
ortorrómbico, monoclínico, triclínico, hexagonal y romboédrico; que
difieren una de otra porque sus lados, tienen distinta longitud relativa y sus
aristas seencuentran en ángulos distintos (Figura 1).

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Cúbica simple.

Triclínica

Tetragonal.

Romboédrica

Ortorrómbica

Monoclínica.

Hexagonal

Figura 1. Tipos de celdas unitarias de los sólidos.

El más simple de los siete tipos de redes cristalinas es la celda unitaria cúbica,
que tiene aristas de igual longitudque forman ángulos de 90°. Examinaremos
en detalle únicamente esta estructura, no sólo porque las celdas unitarias
cúbicas se visualizan fácilmente, sino porque son comunes.
En las celdas cúbicas hay tres tipos de simetría de celda: primitiva o cúbica
simple, cúbica centrada en el cuerpo, y cúbica centrada en las caras (Figura 2).
Las tres tienen ocho átomos, moléculas o iones idénticos en losvértices de la
celda unitaria cúbica. Sin embargo, los arreglos difieren una de otra.

Cúbica simple

Cúbica centrada en
Cúbica centrada en
la cara
el cuerpo
Figura 2. Tipos de simetría de las celdas cúbicas.

Comparando con la estructura cúbica simple;
la cúbica "centrada en el
cuerpo" difiere por que tiene una partícula adicional en el centro o "cuerpo"
del cubo. y con la cúbica"centrada en las cara" porque tiene una partícula del
mismo tipo que los átomos de los vértices en el centro de cada una de las seis
caras del cubo. Los metales asumen alguna de estas estructuras.

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Cuando los cubos se empacan juntos para formar un cristal tridimensional
metálico, el átomo de cada vértice se comparte entreocho cubos. Debido a
esto, sólo la octava parte de cada átomo de los vértices queda en realidad
dentro de la celda unitaria. Además, como el cubo tiene ocho vértices y como
un octavo de los átomos de cada vértice "pertenece" a una celda unitaria en
particular, los átomos de los vértices aportan en total un átomo a una celda
unitaria dada (Figura 3).

Figura 3. Celda unitaria.

2.7.3...