Tecnologia de los materiales

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ARREGLOS NO CRISTALINOS

Todo material que solo muestra ordenamiento de átomos o iones de corto alcance es un material amorfo, es decir, un material no cristalino. Los materiales amorfos tienden a formarse cuando, por una u otra razón, la cinética del proceso de obtención de los mismos no permitió la formación de arreglos periódicos.

Los materiales amorfos ofrecen, con frecuencia, unamezcla única e inusual de propiedades, porque los átomos o los iones no están acomodados en sus arreglos “regulares” y periódicos.

Un ejemplo común de un material amorfo en un vidrio de silicato. Con el llamado proceso de vidrio flotado, se funden varios ingredientes, como sílice, alúmina, oxido de sodio, oxido de calcio, etc., para formar los vidrios que se usan en los parabrisas deautomóviles o los vidrios de ventanas. En este proceso, se agregan otros óxidos para bajar la temperatura de fusión, porque aun a temperaturas de ̃1400 ˚C, la sílice para fundida es demasiado viscosa para que el proceso funcione. El vidrio fundido flota sobre un baño de estaño fundido; de ahí el nombre de vidrio flotado. Al solidificarse, los tetraedros de (SIO₄)⁴ˉ, que hay aun en el vidriofundido, no tienen oportunidad de formar un arreglo periódico regular. Si en forma deliberada se eleva la temperatura de un vidrio de silicato y se mantiene alta (por ejemplo a 1000 ˚C) durante largo tiempo, pequeñas porciones de este vidrio, que originalmente era morfo, comienzan a “cristalizar”, y los tetraedros de (SIO₄)⁴ˉ comienzan a originarse y a formar cristales diminutos. A medida que loscristales diminutos crecen, comienzan a dispersar la luz y el vidrio comienza a perder transparencia. Si no se controla la cristalización, se desarrollaran esfuerzos que harán que el vidrio se fracture.

Resumiendo, los materiales amorfos se pueden obtener restringiendo a los átomos o iones para que no ocupen sus posiciones periódicas “regulares”. Esto significa que los materiales amorfos notiene orden largo alcance. Eso nos permite obtener materiales con muchas propiedades distintas y excepcionales. Muchos materiales que se consideran como “amorfos” pueden contener algún grado de cristalinidad.



Estructura amorfa.









ARREGLOS CRISTALINOS

Un material cristalino puede tener arreglos de corto y largo alcance, y su orden atómico de largo alcance tiene laforma de átomos o iones ordenados en un arreglo tridimensional que se repite a lo largo de distancias muchos mayores (desde ̃>100 nm hasta algunos centímetros)

• Una red es una colección de puntos, llamados puntos de red, ordenados en un patrón periódico de tal modo que los alrededores de cada punto de la red son idénticos. Una red puede ser bi o tridimensional.

• Un grupo de doso mas átomos ubicados en forma determinada entre si, y asociados con cada punto de red, se llama motivo, motif o base.

Se obtiene una estructura cristalina sumando la red y la base; es decir: estructura cristalina =red + base.

Hay siete arreglos únicos, llamados sistemas cristalinos, que llenan el espacio tridimensional, son lossistemas cubico, tetragonal, ortorrómbico, romboédrico, hexagonal monoclínico y triclínico. Aunque existen estos siete sistemas cristalinos, hay un total de 14 arreglos distintos de puntos de red.











SISTEMAS CRISTALINOS





|SISTEMA CRISTALINO | EJES ANGULOS ENTRE EJES |
|CUBICO|a = b = c α = β = γ = 90° |
|TETRAGONAL |a = b ≠ c α = β = γ = 90° |
|ORTORROMBICO |a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90° |
|HEXAGONAL...
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