Las estructuras cristalinas

1. Las estructuras cristalinas y sus características

Características
 
La descripción detallada de una estructura cristalina no consiste únicamente en la identificación del tipo de red que subyace en ella —cuál es el tipo de celdilla unidad y cuáles son sus dimensiones—, también otras características resultan extraordinariamente útiles y se utilizan con frecuencia.

Consideremos la redcúbica simple representada en la siguiente figura (el interés por esta red reside en su simplicidad). La celdilla de la estructura real tomará el aspecto que se muestra en la parte derecha de la figura. Como puede verse, los átomos —considerados como esferas duras— se tocan a lo largo de las aristas del cubo. Hay otro aspecto interesante: los átomos no rellenan completamente el volumen de laceldilla. Son este tipo de características las que ahora nos interesa describir.
 
 
 


(izq.) Red cúbica simple. (dcha.) Estructura cúbica simple.
Nota: (Pulse en las imágenes para ver los modelos vrml)


2. Difusión
La difusión puede ser definida como el mecanismo por el cual la materia es transportada por la materia. Los átomos de gases, líquidos y sólidos están en constante movimiento y sedesplazan en el espacio tras un período de tiempo. En los gases, el movimiento de los átomos es relativamente veloz, tal efecto se puede apreciar por el rápido avance de los olores desprendidos al cocinar o el de las partículas de humo.
DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO
Si consideramos la difusión del soluto en la figura 1. en la dirección del eje X entre dos planos de átomos perpendiculares alplano de la hoja, separados una distancia X. Supongamos que tras un periodo de tiempo, la concentración de los átomos en el plano 1 es C1 y en el plano 2 es C2. Esto significa que no se produce cambios en la concentración de los átomos de soluto en esos planos, para el sistema, con el tiempo. Tales condiciones de difusión se conocen como condiciones en estado estacionario.


Este tipo dedifusión tiene lugar cuando un gas no reactivo difunde a través de una lámina metálica. Si el sistema mostrado en la figura no existe interacción química entre los átomos de soluto y solvente, debido a que existe una diferencia de concentración entre los planos 1 y 2, se producirá un flujo neto de átomos de la parte de más alta concentración a la de más baja concentración. La densidad de flujo ó corrientese representa mediante la expresión:

Donde:
J= Flujo neto de los átomos
D= Coeficiente de difusión


DIFUSIÓN EN ESTADO NO ESTACIONARIO
El estado estacionario, en el cual las condiciones permanecen invariables con el tiempo, no se presenta con frecuencia en aplicaciones de ingeniería. En la mayoría de los casos, la difusión es en estado no estacionario, en la cual la concentración de losátomos de soluto en cualquier punto del material cambia con el tiempo, es la que tiene lugar. Por ejemplo si se difunde carbono en la superficie de un árbol de levas de acero para endurecer su superficie, la concentración de carbono bajo la superficie de cualquier punto cambiará con el tiempo a medida que el proceso de difusión avanza. Para casos de difusión en estado no estacionario, en el cualla difusividad es independiente del tiempo, se aplica la segunda ley de Fick sobre difusión, así:

Esta ley establece que la velocidad de cambio de la composición de la muestra es igual a la difusividad por la velocidad de cambio del gradiente de concentración. La derivación y resolución de esta ecuación diferencial se realiza con ayuda de la transformada de Laplace. La solución particular, enla cual un gas se difunde en un sólido, es de gran importancia en aplicaciones de Ingeniería y es aplicada para resolver problemas prácticos de difusión industrial.
3. Diagrama de equilibrio
4. Cuando el acero se calienta al rojo vivo la estructura atómica del acero cambia. Arriba de 727°C empiezan a desaparecer las fases ferrita y cementita para dar lugar a la formación de otra fase llamada...