POLIMORFISMO O ALOTROPÍA

POLIMORFISMO O ALOTROPÍA
Muchos elementos y compuestos existen en más de una forma cristalina en
diferentes condiciones de temperatura y presión. Este fenómeno se llama
polimorfismo o alotropía. Muchos metales de importancia industrial como el hierro,
titanio y cobalto sufren transformaciones alotrópicas a temperaturas elevadas a
presión atmosférica.
El hierro se presenta en estructurascristalina BCC y FCC en el rango de
temperatura que va desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de fusión
a 1 539°C, que se muestra en la figura. El hierro alfa (α) existe desde −273 hasta
912°C y tiene una estructura cristalina BCC. El hierro gamma (γ) existe desde 912
hasta 1 394°C y tiene una estructura cristalina FCC. El hierro delta (δ) existe
desde 1 394 hasta 1 539°C, que es latemperatura de fusión del hierro. La
estructura cristalina del hierro δ es también BCC pero con una constante de red
mayor que la del hierro α.
ANÁLISIS DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
El conocimiento actual de las estructuras cristalinas se ha obtenido principalmente
por la técnica de difracción de rayos X que utiliza radiación de aproximadamente la
misma longitud de onda que la distanciaentre los planos de la red cristalina.
Fuentes de rayos X
Los rayos X utilizados en la difracción son radiaciones electromagnéticas con
longitudes de onda entre 0.05 a 0.25 nm (0.5 a 2.5 Å). Para poder comparar, la
longitud de onda de la luz visible es del orden de 600 nm (6 000 Å).
Para producir rayos X para fines de difracción, se debe aplicar un voltaje de unos
35 kV entre un cátodo y unánodo metálicos, ambos en el vacío. Cuando el
filamento del cátodo de volframio se calienta, se liberan electrones por emisión
termoiónica y se aceleran a través del vacío debido a la gran diferencia de voltaje
entre el cátodo y el ánodo aumentando su energía cinética. Cuando los electrones
golpean al metal blanco (por ejemplo, molibdeno) se emiten rayos X.
Aquí se presenta el espectro de rayosX emitido a 35 kV por medio de un blanco
de molibdeno. El espectro muestra una radiación continua de rayos X en un
intervalo de longitudes de onda desde 0.2 a 1.4 Å (0.02 a 0.14 nm) y dos picos de
radiación característica que se designan por línea Kα y Kβ.
Difracción de rayos X
Dado que las longitudes de onda de algunos rayos X son aproximadamente
iguales a la distancia entre planos de losátomos en los sólidos cristalinos, pueden
generarse picos de difracción reforzados de intensidad variable que pueden
producirse cuando un haz de rayos X choca con un sólido cristalino.
Considérese un haz de rayos X monocromático (una sola longitud de onda) que
incide en un cristal.

Considérense ahora los rayos X incidentes 1 y 2 como se indica en la figura c.
Para que estos rayos estén enfase, la distancia adicional recorrida por el rayo 2
que es igual a MP + PN, debe ser igual a un número entero de longitudes de onda
λ. Así,

donde n = 1, 2, 3, … y se llama orden de difracción. Dado que MP=PN=dhkl *sen
θ, donde dhkl es el espaciado interplanar o distancia entre los planos del cristal de
índices (hkl), la condición para una interferencia constructiva (por ejemplo, laproducción de un pico de difracción de radiación intensa) debe ser

Esta ecuación es conocida como la ley de Bragg, la cual da la relación entre las
posiciones angulares de los haces difractados reforzados en función de la longitud
de onda λ de la radiación de rayos X incidente y del espaciado interplanar dhkl de
los planos cristalinos. En muchos casos se utiliza el primer orden de difracción,donde n = 1, y en este caso la ley de Bragg resulta

Análisis por difracción de rayos X de las estructuras cristalinas
Método de análisis de polvo por difracción de rayos X
La técnica más comúnmente utilizada en difracción de rayos X es el método de
polvo. En esta técnica se utiliza una muestra pulverizada de muchos cristales
para que tenga lugar una orientación al azar y asegurar que...