Estructura Y Geometria Cristalina

LECCION 2. ESTRUCTURA Y GEOMETRIA CRISTALINA.

2.1. Redes cristalinas.

Los sólidos cristalinos están constituidos por átomos ordenados a larga distancia. Los metales y aleaciones metálicas presentan este tipo de estructuras, al igual que algunas cerámicas. Sin embargo, dentro de los polímeros, aunque existen polímeros cristalinos, su grado de cristalización nunca alcanza el 100%.
Existeun segundo tipo de productos sólidos que son los sólidos amorfos, en los que el estado ordenado sólo se manifiesta a corta distancia (a longitudes del orden de la distancia interatómica). Este tipo de estructuras, que difícilmente se observan entre los materiales metálicos, tienen su importancia dentro de los productos cerámicos (vidrios) y polímeros.
Nos centraremos en un principio en elestudio de los sólidos cristalinos. En primer lugar, haciendo abstracción de los átomos que los constituyen, para lo que se considerará el espacio dividido por tres familias de planos P1, P2 y P3 (cada familia consta de un número infinito de planos paralelos y equidistantes). Los puntos de intersección de los planos definen una red puntual.

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Fig. 2.1. Espacio dividido por tres familiasde planos.

Existe una propiedad fundamental de las redes puntuales, que es que todos y cada uno de los puntos de una red puntual tienen la misma vecindad. Esto es, la observación y disposición de los demás puntos respecto a uno cualquiera de ellos es siempre la misma. En virtud de esta propiedad es posible identificar completamente una red puntual cualquiera a partir de su unidad constructivarepetitiva o celda unidad. La celda unidad, (fig. 2.2.), se define a su vez por sus tres vectores o ejes cristalográficos a, b y c, o lo que es igual por las constantes a, b y c (módulos de los vectores) y los parámetros α, β y γ (ángulos entre vectores).
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Fig.2.2. Representación de la celda unidad

Variando ahora las constantes y parámetros que definen la celda unidad, es decir,modificando los ángulos de corte y equidistancias de las tres familias de planos generadoras obtendremos todos los tipos posibles de redes puntuales. Sólo existen siete redes diferentes que constituyen los siete sistemas cristalinos. En el cuadro 2.1. se describen las características de estos sistemas cristalinos.

|1. Triclínico |Tres ejes desiguales, sin ser perpendicularescualesquiera dos de ellos a ( b ( c |
| |α ( β ( γ ( 90º |
|2. Monoclínico |Tres ejes desiguales, uno de los cuales es perpendicular a otro de los dos restantes |
| |a ( b ( c α = γ = 90º ( β|
|3. Ortorrómbico |Tres ejes desiguales, mutuamente perpendiculares |
| |a ( b ( c α = β = γ = 90º |
|4. Romboédrico |Tres ejes iguales, no a ángulos rectos|
|(trigonal) |a = b = c α = β = γ ( 90º |
|5. Hexagonal |Tres ejes iguales coplanares a 120º y un cuarto eje desigual perpendicular a su plano |
| |a = b ( c α = β = 90º γ = 120º|
|6. Tetragonal |Tres ejes perpendiculares, solamente dos iguales |
| |a = b ( c α = β = γ = 90º |
|7. Cúbico |Tres ejes iguales, mutuamente perpendiculares |
|...