cristalografía
Páginas: 5 (1130 palabras)
Publicado: 5 de febrero de 2015
Introducción
Muchas de las propiedades de los materiales dependen directa o indirectamente de la estructura cristalina mediante la cual los átomos se ordenan en el espacio. Por lo tanto, la determinación o conocimiento del tipo de estructuras cristalina para cada material, es fundamental en la ciencia e ingeniería de materiales.
La mejor manera de visualizar las estructuras cristalinas esla construcción de las mismas mediante símiles con esferas.
Material y equipos
La práctica se realiza mediante la ayuda de pelotas de ping-pong. Para ello se facilita un número elevado de pelotas (que harán la función de átomos) así como diferentes bases (en poliestireno expandido) para su utilización según el sistema cristalográfico a construir. Por último, se facilitan también lasconstrucciones de la celdillas fundamentales: cúbica centrada en el cuerpo (CC), cúbica centrada en caras (CCC) y hexagonal compacta (HC) para facilitar la identificación de las diferentes microestructuras y determinar la orientación de las primeras dentro de las segundas.
Figura 1. Construcciones de las celdillas fundamentales: a) CC , b) CCC y c) HC.
Así mismo se facilitará un pie de rey para lamedición de ciertas distancias.
Procedimiento operatorio
Simulación mediante pelotas de ping-pong:
Mediante la utilización de pelotas de ping-pong que simularán los átomos y las bases adecuadas de poliestireno, podemos construir estructuras de sistemas cristalinos diferentes.
Los sistemas cúbico centrado en caras (CCC) y hexagonal compacto (HC) se pueden construir a partir de la mismabase, con forma triangular. Para ello basta ir añadiendo una capa de átomos encima de la otra. La diferencia entre una estructura y otra se da en como una capa se superpone a las dos inmediatamente inferiores. En el caso que la posición de los átomos de la tercera capa coincida con la de los átomos de la primera capa obtendremos una estructura HC, mientras que si los átomos de la tercera capa nose sitúan en línea ni con los de la primera ni segunda capas, entonces obtendremos una estructura CCC. Las figuras abajo muestran lo explicado en más detalle.
Figura 2. Base de poliestireno para la construcción de las estructuras CCC y HC.
Figura 3. Ejemplo de construcción de las estructuras CCC y HC. En línea de puntos se representan la posición relativa de las esferas de la primera capade átomos.
En la figura 3, izquierda, se ha representado una estructura CCC, ya que el átomo de la tercera fila (de color naranja) no está en la vertical de ningún átomo ni de la primera ni de la segunda filas. En otras palabras, la secuencia de apilamiento sigue un esquema ABCABCABC. En la parte de la derecha se representa la colocación de la tercera capa de átomos para una estructura HC. Comose puede observar en este caso, el átomo de la tercera fila se coloca en la vertical con un átomo de la primera fila. En este caso la secuencia de apilamiento sigue un esquema ABABABA.
Procediendo de forma análoga, se puede seguir la construcción de las estructuras hasta la obtención de dos pirámides de formas distintas. Una vez realizado esto, se pueden identificar planos y direccionescaracterísticas de los distintos sistemas cristalinos. Los planos y direcciones cristalinos más importantes son aquellos que tienen una mayor densidad de átomos. Generalmente son llamados planos y direcciones densos respectivamente y son los que tienen un mayor número de átomos por unidad de sección o longitud. En el caso que esta densidad sea la máxima teórica, se denominan planos y direccionescompactos. Su importancia radica en que es en estos planos densos o compactos y según estas direcciones donde se producirán los deslizamientos relativos entre diversas capas de átomos con mayor facilidad, de tal manera que serán los responsables en mayor medida de los fenómenos de deformación en los materiales metálicos.
En el caso de los sistemas cristalinos compactos (CCC y HC) estos planos tienen...
Muchas de las propiedades de los materiales dependen directa o indirectamente de la estructura cristalina mediante la cual los átomos se ordenan en el espacio. Por lo tanto, la determinación o conocimiento del tipo de estructuras cristalina para cada material, es fundamental en la ciencia e ingeniería de materiales.
La mejor manera de visualizar las estructuras cristalinas esla construcción de las mismas mediante símiles con esferas.
Material y equipos
La práctica se realiza mediante la ayuda de pelotas de ping-pong. Para ello se facilita un número elevado de pelotas (que harán la función de átomos) así como diferentes bases (en poliestireno expandido) para su utilización según el sistema cristalográfico a construir. Por último, se facilitan también lasconstrucciones de la celdillas fundamentales: cúbica centrada en el cuerpo (CC), cúbica centrada en caras (CCC) y hexagonal compacta (HC) para facilitar la identificación de las diferentes microestructuras y determinar la orientación de las primeras dentro de las segundas.
Figura 1. Construcciones de las celdillas fundamentales: a) CC , b) CCC y c) HC.
Así mismo se facilitará un pie de rey para lamedición de ciertas distancias.
Procedimiento operatorio
Simulación mediante pelotas de ping-pong:
Mediante la utilización de pelotas de ping-pong que simularán los átomos y las bases adecuadas de poliestireno, podemos construir estructuras de sistemas cristalinos diferentes.
Los sistemas cúbico centrado en caras (CCC) y hexagonal compacto (HC) se pueden construir a partir de la mismabase, con forma triangular. Para ello basta ir añadiendo una capa de átomos encima de la otra. La diferencia entre una estructura y otra se da en como una capa se superpone a las dos inmediatamente inferiores. En el caso que la posición de los átomos de la tercera capa coincida con la de los átomos de la primera capa obtendremos una estructura HC, mientras que si los átomos de la tercera capa nose sitúan en línea ni con los de la primera ni segunda capas, entonces obtendremos una estructura CCC. Las figuras abajo muestran lo explicado en más detalle.
Figura 2. Base de poliestireno para la construcción de las estructuras CCC y HC.
Figura 3. Ejemplo de construcción de las estructuras CCC y HC. En línea de puntos se representan la posición relativa de las esferas de la primera capade átomos.
En la figura 3, izquierda, se ha representado una estructura CCC, ya que el átomo de la tercera fila (de color naranja) no está en la vertical de ningún átomo ni de la primera ni de la segunda filas. En otras palabras, la secuencia de apilamiento sigue un esquema ABCABCABC. En la parte de la derecha se representa la colocación de la tercera capa de átomos para una estructura HC. Comose puede observar en este caso, el átomo de la tercera fila se coloca en la vertical con un átomo de la primera fila. En este caso la secuencia de apilamiento sigue un esquema ABABABA.
Procediendo de forma análoga, se puede seguir la construcción de las estructuras hasta la obtención de dos pirámides de formas distintas. Una vez realizado esto, se pueden identificar planos y direccionescaracterísticas de los distintos sistemas cristalinos. Los planos y direcciones cristalinos más importantes son aquellos que tienen una mayor densidad de átomos. Generalmente son llamados planos y direcciones densos respectivamente y son los que tienen un mayor número de átomos por unidad de sección o longitud. En el caso que esta densidad sea la máxima teórica, se denominan planos y direccionescompactos. Su importancia radica en que es en estos planos densos o compactos y según estas direcciones donde se producirán los deslizamientos relativos entre diversas capas de átomos con mayor facilidad, de tal manera que serán los responsables en mayor medida de los fenómenos de deformación en los materiales metálicos.
En el caso de los sistemas cristalinos compactos (CCC y HC) estos planos tienen...
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