Materiales 3

UNIDAD 1
ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS
CRISTALINOS
Y SUS
IRREGULARIDADES

Arreglo Atómico
El arreglo átomo y de los iones desempeñan un papel importante en la
determinación de la microestructura y de las propiedades
material.

de un

En los distintos estados de la materia se pueden encontrar tres
clases de arreglos atómicos:

 Sin orden

 Orden de corto alcance

 Orden de largo alcance

Sinorden: Los átomos y moléculas carecen de una arreglo ordenado,
por ejemplo los gases se distribuyen aleatoriamente en el espacio
disponible

Argón

Xenón

Ordenamiento de corto alcance: el arreglo espacial de los átomos se
extiende sólo a los vecinos más cercanos. Cada molécula de agua en fase
vapor tiene un orden de corto alcance debido a los enlaces covalentes entre los
átomos de hidrógeno yoxígeno. Sin embargo, las moléculas de agua no tienen
una organización especial entre sí.
Ejemplo: agua en estado vapor, vidrios cerámicos (sílice), polímeros

Vapor de
agua

Silicio
amorfo

Ordenamiento de largo alcance: El arreglo atómico de largo alcance (LRO)
abarca escalas de longitud mucho mayores de 100 nanómetros. Los átomos o
los iones en estos materiales forman un patrón regular y repetitivo,semejante
a una red en tres dimensiones.

Grafeno (compuesto de
carbono densamente
empaquetados) 

 El arreglo atómico difiere de un material a otro en forma y
dimensión, dependiendo del tamaño de los átomos y del tipo
de enlace entre ellos.
 En el caso de los metales, cuando estos están en estado
sólido, sus átomos se alinean de manera regular en forma de
mallas tridimensionales. Estas mallaspueden ser
identificadas fácilmente por sus propiedades químicas,
físicas o por medio de los rayos X

Microestructura
Orden de largo alcance (cristalino): al solidificar el
material, los átomos se sitúan según un patrón
tridimensional repetitivo, en el cual cada átomo está
enlazado con su vecino más próximo ( > 100 nm)

Sólidos

Sin orden (amorfo): carecen de un ordenamiento
atómico sistemáticoy regular a distancias atómicas
relativamente grandes.

Diagrama molecular del cuarzo
(SiO2) en red cristalina

Diagrama molecular del vidrio
(SiO2) en sólido amorfo

Estructura Cristalina
Modelo de las esferas rígidas: se consideran los átomos (o iones) como
esferas sólidas con diámetros muy bien definidos. Las esferas representan
átomos macizos en contacto

Cristal: conjunto de átomosordenados según un arreglo periódico en
tres dimensiones

Red cristalina: disposición tridimensional de puntos coincidentes con las
posiciones de los átomos (o centro de las esferas). Los átomos están ordenados
en un patrón periódico, de tal modo que los alrededores de cada punto de la red
son idénticos

Un sólido cristalino es un conjunto de
átomos estáticos que ocupan una
posición determinada

Celdaunitaria: unidad de repetición en la red (subdivisión de una red que sigue
conservando las características generales de toda la red) . Al apilar celdas
unitarias idénticas se puede construir toda la red.

Estructura cristalina cúbica de cara centrada:
(a) representación de la celda unidad mediante esferas rígida
(b) celda unidad representada mediante esferas reducidas

Representación de la red yde la celda unitaria del sistema
cúbico centrado en el cuerpo

Estructura cristalina HCP Hexagonal Compacta:
(a) celda unidad representada mediante esferas reducidas

En la mayoría de los metales (aproximadamente el 90 %) cristalizan en una de
las tres estructuras cristalinas siguientes BCC, FCC y HCP.

7 Sistemas
cristalinos

14 Redes de
Bravais

Investigar…..
Que materiales tienen estaestructura.
•Diga que materiales son
•Dibuje su estructura atomica.

• Estructura Blenda de Zinc

• Estructura de Wurtzita

Estructuras cristalinas de elementos metálicos a 25ºC y 1atm

Estructura cristalina

Elemento

Hexagonal compacta

Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn

Cúbica compacta

Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, Pt

Cúbica centrada en el cuerpo

Ba, Cr, Fe, W, alcalinos

Cúbica-primitiva

Po

Número de...