Redes cristalianas

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Materiales
Generalidades

1

Algo sobre Materiales

En general se pueden clasificar por sus fases, de las cuales existen muchas
Fase
Porción de materia con propiedades homogéneas. Las más conocidas están asociadas a sus estados de agregación:

Estados de Agregación (los más conocidos)
Gases, Líquidos y Sólidos

2

1

Fases

Gases
Llenan el recipiente (Generalmente) poseenelevada compresibilidad Moléculas ocupan posiciones al azar (salvo si están muy cercanas) Estas posiciones varían rápidamente con el tiempo
3

Fases
Líquidos
poseen volumen propio con poca compresibilidad no tienen forma propia, se adaptan al envase no hay orden molecular las posiciones de las moléculas ocupan lugares al azar y cambian en el tiempo las distancias intermoleculares sonaproximadamente constantes, con poca variabilidad (lo que determina orden de corto alcance)

4

2

Fases
Sólidos
Poseen volumen propio (poco compresibles) Poseen forma propia Átomos ocupan posiciones aproximadamente fijas Vibran en torno a posición de equilibrio y experimentan movimientos discontinuos (responsables de la difusión)
5

Fases en Sólidos Se clasifican por su orden como:
Cristalinos(fase)
Tienen orden regular periódico

Amorfos o vidrios (fase)
Desordenado En muchos aspectos, equivalente a un líquido de alta viscosidad Posiciones atómicas:
Fijas, al azar Pero, distancias interatómicas son ~ ctes.

Cuasicristalinos (~ 1980) (fase)
Orden regular no periódico
Cuasicristal
6

3

Fases cristalográficas de un elemento o compuesto
Los materiales cristalinos,incluyendo los materiales puros, pueden existir en diferentes estructuras cristalinas con muy diferentes características. Ejemplo: el carbono.
Grafito
Negro Conductor eléctrico Blando, se exfolia en láminas Estructura: planos de anillos hexagonales unidos débilmente entre si

Diamante
Transparente Muy aislante Muy duro Estructura: red tetragonal Caro

Buckminsterfullereno, Fullereno o FutbolenoAislante, con impurezas puede ser superconductor Esferas duras independientes (rodamientos ideales) Estructura: C60, polihedro conformado de hexágonos y pentágonos con átomos de C en los vértices Carísimo

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Otras fases (ejemplos)
Orden desorden
Completamente ordenada
Cu en los vértices Zn en los centros

Complementariamente desordenada
Cu y Zn indistintamente en vértices o centrosParcialmente ordenada
Cu, fracción x en los vértices Zn, fracción 1-x en los centros

Superconductividad Más fases
Ferroeléctrica ⇔ paraeléctrica Ferromagnética ⇔ paramagnética Etc.

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4

Redes cristalinas (Crystal lattices)
Obs: lattice = enrejado o malla
Un sujeto fundamental en la física del sólidos son las redes cristalinas. Son la únicas estructuras de muchas partículas,factibles de estudiar analíticamente (no sólo estadísticamente) están conformadas por átomos, grupo de átomos, moléculas, iones, etc., que se repiten en el espacio en forma periódica. No todos los sólidos son cristalinos, pero un importante grupo de ellos si.
Los más conocidos: Sal común, cuarzo, diamante y otros. Se distinguen por su aspecto. Los otros: la mayoría de los metales en estado sólido, muchosde los óxidos conocidos, materiales semiconductores (Si, Ge, GaAs, ISb, etc), etc. también se encuentra sólidos cristalinos en forma de policristales (estructura granular)

¿y los materiales amorfos?, ¿No son considerados en el ámbito de la Física de Estado Sólido?.
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Caracterización de redes cristalinas
Cristalografía
Redes de Bravais (un par de definiciones)


Red de Bravais es unconjunto discreto y ordenado de infinitos puntos, cuyo orden y orientación es el mismo cualquiera sea el punto del conjunto desde donde se mire. Red de Bravais consiste en todos los puntos cuyo vector posición está dado por T = n1a1 + n 2a2 + n 3a 3 conocido como vector de traslación de la red donde a1, a2 y a 3 son tres vectores no coplanares, llamados vectores primitivos, y n1 , n2 y n 3 ,...
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