Estructura cristalina

INTRODUCCIÓN

La estructura atómica influye en la forma en que los átomos se unen entre sí; esto además nos ayuda a comprender la clasificación de los materiales como metales, semiconductores, cerámicos y polímeros y nos permite llegar a ciertas conclusiones generales referentes a propiedades mecánicas y comportamiento físico de estas cuatro clases de materiales.

La estructura cristalina esla forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas cuando están bien formados, con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio que se denominan como red cristalina. Sin embargo, su forma externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidadde un material.

Los metales, las aleaciones y determinados materiales cerámicos tienen este tipo de estructuras, y muchas de las propiedades de los metales tales como la densidad, dureza, punto de fusión, conductividad eléctrica y calorífica están relacionadas con la estructura cristalina.

Los átomos que pertenecen a un sólido cristalino se pueden representar situándolos en una redtridimensional, que se denomina retículo espacial o cristalino. Este retículo espacial se puede definir como una repetición en el espacio de celdas unitarias.



La celda unitaria es considerada la porción más simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslación reproduce todo el cristal, es la subdivisión del retículo cristalino que retiene todas las características del mismo. Todoslos materiales cristalinos adoptan una distribución regular de átomos o iones en el espacio. Se caracteriza principalmente por contener un único nodo de la red de ahí el adjetivo de "unitaria". Si bien en muchos casos existen distintas formas para las celdas unitarias de una determinada red el volumen de toda celda unitaria es siempre el mismo.

Poseen tres vectores que definen las tresdirecciones independientes del sistema de coordenadas de la celda. Esto se traduce en seis parámetros de red, que son los módulos, a, b y c, de los tres vectores, y los ángulos  ,  y  que forman entre sí. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos por combinación lineal con loscoeficientes enteros.

Todas estas celdas se consideran celdas primitivas ya que son capaces de cubrir todo el espacio mediante traslaciones sin que queden huecos ni solapamientos. Sus diferencias o características son las siguientes:

Empaquetamiento compacto: Esto es cuando los átomos de la celda están en contacto unos con otros. No siempre será así y en muchos casos mediará una distanciamínima entre las nubes electrónicas de los diferentes átomos.

Parámetro de red: Es la longitud de los lados de la celda unitaria. Puede haber tan solo uno, dos o hasta tres parámetros de red distintos dependiendo del tipo de red de Bravais que se trate. En las estructuras más comunes se representa con la letra “a” y con la “c” en caso de haber dos.

Nodos o átomos por celda: Tal y como dice elnombre es el número de nodos o átomos que posee cada celda. Una celda cuadrada, por ejemplo, poseerá un nodo por celda ya que cada esquina la comparte con cuatro celdas más. De hecho si una celda posee más de un nodo de red es que no es unitaria, en cambio si posee más de un átomo por celda pudiera ser que estuviésemos en una celda unitaria pero con una base atómica de más de un átomo.

Número decoordinación: Es el número de puntos de la red más cercanos, los primeros vecinos, de un nodo de la red. Si se trata de una estructura con empaquetamiento compacto el número de coordinación será el número de átomos en contacto con otro. El máximo es 12.

En función de los parámetros de la celda unitaria, longitudes de sus lados y ángulos que forman, se distinguen 7 sistemas cristalinos....