estructuras cristalinas

Introducción
Los que veremos en el siguiente texto es que la estructura de un material puede ser examinada en cuatro niveles: estructura atómica, arreglos de los átomos, microestructura y macroestructura.
Aunque la intención principal de este libro es que se comprenda y se pueda controlar la microestructura y la macroestructura de los diversos materiales, primero debemos entender lasestructuras atómica y cristalina.
La estructura atómica influye en la forma en que los átomos se unen entre sí; esta comprensión a su vez nos ayudará clasificar los materiales como metales, semiconductores, cerámicos y polímeros, y nos permite llegar a ciertas conclusiones generales en relación con las propiedades mecánicas y el comportamiento físico de estas cuatro clases de materiales.


 
Resumen“Modelo atómico”
Uno átomo como está compuesto de un núcleo rodeado por electrones. El núcleo contiene neutrones y protones de carga positiva y tiene una carga positiva neta.
Los electrones, de carga negativa, están sujetos al núcleo por atracción electrostática. La carga eléctrica que lleva cada electrón y cada protón es de 1.60 x 10ˆ-19 coulomb (C). Dado que el número de electrones y protones enel átomo es el mismo, en su conjunto el átomo es eléctricamente neutro.
El número atómico de un elemento es igual al número de electrones o protones en cada átomo.
La mayor parte de la masa del átomo se encuentra en el núcleo. La masa y cada protón y cada neutrón es 1.67 x 10ˆ-24 g, pero la década electrón es de únicamente 9.11 x 10ˆ-28 g. La masa atómica M, que corresponde al número promediode protones y neutrones en el átomo es la masa de una cantidad de átomos igual al número de Avogadro.
Una unidad alterna para la maza atómica es la unidad de masa atómica, es decir uma, que es 1/12 de la masa del carbono 12.







Tipos de enlaces atómicos
Existen 5 mecanismos importantes mediante los cuales los átomos se enlazan o unen formando sólidos. En tres de los 4 mecanismos, elenlace se consigue cuando los átomos llena en sus niveles externos s y p.
El enlace metálico: Los elementos metálicos, que tienen una electronegatividad baja, ceden sus electrones de valencia para formar un “mar” de electrones que rodea a los átomos. Los electrones de valencia se mueven libremente dentro del mar de electrones y se asocian con varios centros atómicos. Los centros atómicos cargadospositivamente se mantienen unidos mediante la atracción mutua con los electrones, produciendo así un fuerte enlace metálico. Dado que sus electrones no están fijos a ninguna posición en particular, los metales son buenos conductores eléctricos. Bajo la influencia de un voltaje aplicado, los electrones de valencia se mueven haciendo que fluya una corriente si el circuito está completo.

El enlacecovalente: Los materiales con enlace covalente comparten electrones entre dos o más átomos. Para que se formen los enlaces covalentes, los átomos deben organizarse de manera que los enlaces tengan una relación direccional fija entre ellos. Aunque los enlaces covalentes son muy fuertes, los materiales enlazados de esta manera por lo general tienen pobre ductilidad y mala conductividad eléctrica ytérmica. Para que se mueva un electrón y puede transportar corriente, debe romperse el enlace covalente, lo que requiere de altas temperaturas o voltajes. Muchos materiales cerámicos, semiconductores y polímeros están total y parcialmente enlazadas mediante enlaces covalentes, lo que explica la razón por la cual el vidrio se rompe cuando se cae y porque los ladrillos son buenos materialesaislantes.
El enlace iónico: Cuando en un material se encuentran presentes más de un tipo de átomos, uno de ellos puede donar sus electrones de Valencia a un átomo distinto, y llenando la capa energética externa del segundo átomo. Ambos átomos ahora tendrán su nivel de energía externo lleno o vacío, y a la vez han adquirido una carga eléctrica y se comportan como iones. El átomo que cede los...