Chapter 3 Materials

Disposiciones de átomos y iones desempeñan un papel importante en la determinación de la microestructura y las propiedades de un material. Los objetivos principales de este capítulo son: (a) aprender a clasificar los materiales basados ​​en arreglos atómicos iónicos, y
(b) describir las disposiciones en los sólidos cristalinos de acuerdo con los conceptos de la red, base y estructuracristalina.
Para los sólidos cristalinos, vamos a ilustrar los conceptos de redes de Bravais, células de unidad y direcciones cristalográficas y planos mediante el examen de los arreglos de los átomos o iones en muchos materiales tecnológicamente importantes. Éstos incluyen metales (por ejemplo, Cu, Al, Fe, W, Mg, etc), semiconductores (por ejemplo, Si, Ge, GaAs, etc), cerámicas avanzadas (por ejemplo,ZrO2, Al2O3, BaTiO3, etc), de cerámica superconductores, diamante, y otros materiales. Vamos a desarrollar la nomenclatura necesaria para caracterizar arreglos atómicos o iónicos en materiales cristalinos. Vamos a examinar el uso de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de transmisión (TEM), y difracción de electrones. Estas técnicas permiten comprobar el régimen de iones de átomos enmateriales diferentes. Nos presentará una visión general de los diferentes tipos de materiales amorfos, tales como el silicio amorfo, los vidrios metálicos, polímeros y vidrios inorgánicos.
3.1
Hay orden en los gases monoatómicos, como el argón (Ar) o plasma creadas en un tubo de luz fluorescente, átomos o iones no tienen arreglo ordenado.
Orden de corto alcance (SRO) Un material muestra ordende corto alcance
(SRO) si la especial disposición de los átomos se extiende sólo a los vecinos más cercanos del átomo.
Cada molécula de agua en vapor tiene orden de corto alcance debido a los enlaces covalentes entre el hidrógeno y átomos de oxígeno, es decir, cada átomo de oxígeno está unido a dos átomos de hidrógeno, formando un ángulo de 104,5 ° entre los enlaces. No existe un orden de largoalcance, sin embargo, debido a que las moléculas de agua en vapor de agua no tienen ningún arreglo especial con respecto a la posición del otro.
Una situación similar existe en materiales conocidos como vidrios inorgánicos. En el capítulo 2 se describe la estructura tetraédrica de sílice que cumple el requisito de que los cuatro iones de oxígeno se unen entre iones de silicio [Figura 3-2 (a)].Como se discutirá más adelante, en un vaso, individuales de unidades tetraédricas están unidas entre sí de forma aleatoria. Estos tetraedros puede compartir los rincones, aristas o caras. Así, más allá de la unidad básica de un 4 (SiO4) - tetraedro, no existe periodicidad en su disposición. En contraste, en las formas de cuarzo o de otro tipo de sílice cristalina, la 4 (SiO4) - tetraedros están dehecho conectados en diferentes disposiciones periódicas.

Muchos polímeros presentan también de corto alcance arreglos atómicos que se asemejan a la estructura de vidrio de silicato. El polietileno se compone de cadenas de átomos de carbono, con dos átomos de hidrógeno unidos a cada carbono. Debido a que el carbono tiene una valencia de cuatro, y el carbono y átomos de hidrógeno están unidoscovalentemente, una estructura tetraédrica se produjo de nuevo [figura 3-2 (b)].
Unidades tetraédricas se pueden unir de forma aleatoria para producir cadenas de polímeros.
La mayoría de los metales y aleaciones, semiconductores, cerámicas y algunos polímeros tienen una estructura cristalina en la que los átomos o iones mostrar
orden de largo alcance (LRO); la disposición atómica especial seextiende sobre mucho más grande
escalas de longitud? 7100 nm. Los átomos o iones en estos materiales forman un regular repetitiva, rejilla-como patrón, en tres dimensiones. Nos referimos a estos materiales como cristalino materiales. Si un material cristalino consta de un solo cristal grande, nos referimos a ella como una solo cristal. Los cristales simples son útiles en muchas aplicaciones...