Ingenieria

ARREGLOS ATOMICOS CRISTALINOS (metales)
MATERIALES DE INGENIERIA
ERIC VIANA BUENDIA

ARREGLOS ATOMICOS Y CRISTALINOS
Los materiales sólidos mantienen su forma y consistencia, a diferencia de los líquidos y los gases, que tienden a adaptarse al recipiente que lo contienen. Los átomos de los materiales sólidos se ordenan entre sí formando patrones cristalinos repetitivos formando una matriztridimensional compacta. En la clase anterior se comentó que hay diferentes formas de enlaces atómicos: Metálico, Covalente, Iónico y de Van der Waals. Básicamente se cuenta con siete tipos de patrones cristalinos de los átomos de los materiales sólidos:
Cúbica

• Cúbica

• Tetragonal
• Ortorrómbica • Hexagonal • Romboédrica • Monoclínica • Triclínica

(las 3 aristas iguales, todos losángulos de 90°)

Ortorrómbica
(las 3 aristas diferentes, todos los ángulos de 90°)

Romboédrica
(los tres ángulos iguales, pero diferentes de 90°)

Tetragonal
(2 aristas iguales, todos los ángulos de 90°)

Hexagonal
(La base es un hexágono regular)

Monoclínica
(las 3 aristas diferentes, pero hay 2 ángulos de 90°)

Triclínica
(las 3 aristas diferentes, los 3 ángulos diferentes)MATERIALES DE INGENIERIA

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Algunos de estos patrones cristalinos a su vez varían según la manera como los átomos se acomodan entre sí. Esas disposiciones son las siguientes: • Simple • Centrado en el cuerpo

• Centrado en las caras

Estructura Cúbica simple (CS)
(el patrón es cúbico, en cuyas esquinas se ubican los átomos) Cantidad denodos por celda: 1

Estructura Cúbica centrada en el cuerpo (CC)
(el patrón es cúbico, pero se acomoda un átomo más en el centro de la celda cúbica) Cantidad de nodos por celda: 2

Estructura Cúbica centrada en las caras (CCC)
(el patrón es cúbico, pero se acomoda un átomo más en cada una de las seis caras de la celda cúbica) Cantidad de nodos por celda: 4

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Al dividir el material siguiendo los patrones cristalinos, en cada celda no se acomodan siempre átomos enteros. Por ejemplo, en la estructura CS, en cada esquina se ubica exactamente 1/8 de átomo, de manera un átomo completo está en medio de la esquina de ocho celdas cúbicas.

Al juntar esos “octavos de átomo” ubicados en las esquinas, forman loque se denomina un nodo. En un patrón CS hay exactamente un nodo.

En un patrón CC hay dos nodos: el de las esquinas y un átomo entero en el centro.
En un patrón CCC hay 4 nodos: el de las esquinas, y tres pares de medios nodos, cada uno ubicado en cada cara de la celda.

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La siguiente tabla resume los posiblesarreglos cristalinos que se encuentran en la naturaleza de los materiales sólidos, son 14 patrones en total, llamados Redes de Bravais. • Cúbica • Tetragonal • Ortorrómbica • Hexagonal • Romboédrica • Monoclínica • Triclínica
• Simple • • • • • Simple • Centrada en el cuerpo • Centrada en las caras

• Simple
• Centrada en el cuerpo

Simple Centrada en el cuerpo Centrada en las caras Centradaen las bases

• Centrada en las bases

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Cada una de estas celdas, como cuerpo geométrico que es, puede dimensionarse. La medida de una arista de cada celda se denomina parámetro de red. El parámetro de red está relacionado directamente con el radio atómico, es decir, el radio de un átomo, dato que depende delelemento y que puede encontrarse en la tabla periódica. Para los patrones de celda cúbicos, la forma de determinar los parámetros de red son:

A0 = 2 r (CS)

A0 = 2.8284 r (CCC)

A0 = 2.3094 r (CC)

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Numero de coordinación. Se refiere a la cantidad de átomos que están en contacto directo con uno tomado como...