Materiales

Estructura y Propiedades de los
Materiales.




Objetivos
• Aplicar los principios básicos de la Química
en la comprensión de las propiedades de los
materiales sólidos.
• Comprender que las propiedades de las
sustancias dependen del tipo de enlace
químico entre sus átomos.
• Definir las propiedades mecánicas de los
materiales.
• Identificar las propiedades generales de losmateriales que contienen cristales
metálicos, covalentes y mixtos.

Relación entre el enlace, la estructura y
las propiedades de los materiales.
Los diferentes tipos de cristales en la naturaleza.

Respecto a los enlaces.
• De Corto Alcance:
– El que une a dos átomos, depende del tipo de
elementos enlazados y el número de electrones
de valencia disponibles.

• De Corto Largo Alcance:
–Cuando hay electrones extra como para unir a
más átomos, se extiende hacia otros átomos
vecinos y puede alcanzar a los que se
encuentren más alejados.

Propiedades de los materiales.
• Dependen del tipo de átomos que
contienen, la estructura que adoptan y las
fuerzas químicas que las enlazan.
• Todo ello definirá su estado físico,
resistencia a factores externos, agentes
químicos,oxígeno, humedad y radiación.
• También el tipo de procesamiento o
maquinado.

Propiedades de los materiales.
• La combinación: composición-enlaceestructura-propiedades, determina que los
materiales sean útiles o únicos para
desempeñar tareas específicas.

Cristales
• Acomodo regular, ordenado y repetido en
los que es posible distinguir un patrón
geométrico básico (celda unitaria), que serepite de manera tridimensional.
• Cada sustancia cristaliza en una misma
forma o en un número limitado de formas,
pero específicas para ese material, y esto
sirve para identificar a dicho material.

•El estado cristalino es
considerado como el único
estado realmente sólido.
•Los átomos ocupan
posiciones definidas en
relación con los sus vecinos.
•No presentan translación,
sólovibran en posiciones
fijas (movimiento
browniano).
•A esta distribución
geométrica se le llama red
cristalina y a la mínima
relación geométrica entre
las partículas que la forman
se le conoce como celda
unitaria.

Sistema Cristalino
• Se refiere a la forma de las celdas unitarias.
• Se conocen 14 modificaciones a las cuales
se les llama REDES DE BRAVAIS y se
clasifican como:
–Primitiva (P)
– Centrada en el cuerpo (I)
– Centrada en las caras (F)
– Centrada en las bases (B)

Sistema cristalino cúbico
• Lo caracterizan tres distintas redes de
Bravais: P, I, F.

Celda unitaria cúbica “P”

Celda unitaria cúbica “I”

Celda unitaria cúbica “F”

CRISTALES METÁLICOS
• Son sencillos con puros átomos
iguales, rodeados de una nube de
electrones.
•Susestructuras causan elevadas
densidades.
•Los electrones deslocalizados
implican una buena transferencia de
energía.

Teoría de bandas de conductividad
Metales, semiconductores y aislantes.

Bandas
• Bandas de valencia (BV): contiene a los
electrones libres, ósea los de valencia.
• Banda de conducción(BC): Permite
transferencia de energía, en metales se
traslapa con la banda de valencia.• Banda Prohibida o Brecha Energética: Es la
que separa las bandas de valencia y de
conducción, en ella los electrones no
pueden moverse.

Bandas

Modelo de bandas en metales
• Los electrones de valencia
funcionan como de conducción, ya
que tienen libertad de
movimiento.
• Existen regiones a las que se les
llama bandas de energía.

Comparación del tamaño de las brechasenergéticas o bandas prohibidas en metales,
semiconductores y aislantes.

Conversión de metal líquido en un
sólido cristalino.

• Nucleación
– Primera etapa de enfriamiento, se inicia la
formación de pequeños cristales fríos.
– La solidificación prosigue desde partes externas
hacia el centro del molde.

Conversión de metal líquido en un
sólido cristalino.
• Dendritas
– Interconexión de...