MATERIALES DE INGENIERIA

Universidad Autónoma de Baja California
Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería

Materiales de Ingeniería.
Estructura, Defectos e Imperfecciones de los arreglos atómicos
Dr. Heriberto Espinoza Gómez

UNIDAD 2. ESTRUCTURA, DEFECTOS E IMPERFECCIONES DE LOS ARREGLOS ATÓMICOS.

2.1 Introducción.
La materia puede encontrarse en diferentes estados de agregación.

Como son

sólido,líquido y gaseoso. Cada uno de estos estados físicos de la materia, posee
características específicas, por ejemplo (Figura 1):

GASES


Llenan el recipiente



(Generalmente) poseen elevada compresibilidad



Moléculas ocupan posiciones al azar (salvo si están muy cercanas)



Estas posiciones varían rápidamente con el tiempo

LÍQUIDOS


Poseen volumen “propio” (pococompresibles)



Carecen de forma propia



Moléculas ocupan posiciones al azar



Estas posiciones varían en el tiempo, x=x(t,T,)



Distancias intermoleculares no están al azar (son bastante constantes dentro
de un estrecho margen)

SÓLIDOS


Poseen volumen propio (poco compresibles)



Poseen forma propia



Átomos ocupan posiciones ± fijas



Vibran en tornoa posición de equilibrio y experimentan movimientos
discontinuos (responsables de la difusión)

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Estructura, Defectos e Imperfecciones de los arreglos atómicos
Dr. Heriberto Espinoza Gómez

Figura

1.

distribución

espacial de los átomos
en

(a)

líquidos,
amorfos,gases,
(c)
(d)

(b)

sólidos
sólidos

cristalinos

El término estructura se refiere al arreglo de los átomos de un material; la
estructura a escala microscópica, se le conoce como microestructura. Se pueden ver
estos arreglos a diferentes escalas, que van de una cuantas unidades de Angstrom a
un milímetro. La estructura física de los materiales de ingeniería tiene granimportancia. Para la mayoría de los materiales de ingeniería, su primer
caracterización es la estructura cristalina.
La mayor parte de las propiedades de los materiales sólidos viene
determinada por la organización de sus átomos constituyentes. Naturaleza atómica y
estructura son los ingredientes fundamentales en los que el científico se apoya para
estudiar, e incluso predecir, las propiedades de unmaterial.
Actualmente los materiales más interesantes, por sus propiedades de estudio
y por sus aplicaciones son los denominados cristales. Se trata de sól idos en los que
los átomos (iones o moléculas) se disponen con orden y periodicidad. Este orden o
secuencia, que se repite en las tres dimensiones, forma un sólido que se dice posee
estructura cristalina y es referido como un sólidocristalino o material c ristalino. Por
ejemplo los metales, las aleaciones y algunos materiales cerámicos.

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Dr. Heriberto Espinoza Gómez

Por otra parte, si el arreglo atómico es desordenado, el material posee una
estructuraamorfa o vítrea. Por ejemplo los vidrios que se forman en sistemas
cerámicos y poliméricos. De manera similar ciertos tipos de geles poliméricos o
coloidales, plásticos, semiconductores, también se consideran amorfos. Los
materiales amorfos con frecuencia ofrecen una mezcla única e inusual de
propiedades dado que los átomos o iones no están agrupados en sus arreglos
“regulares” y periódicos.Cuando los metales se solidifican, sus átomos componentes asumen un
arreglo ordenado unos con relación a otros, que satisface completamente la
definición estándar: "Un cristal consiste de átomos arreglad os periódicamente en tres
dimensiones". En consecuencia, un cristal significa un arreglo ordenado de átomos
en tres dimensiones.
Muchos materiales, incluyendo los elementos puros, pueden...