Estructura de la materia unidad 2

BLOQUE II.- ESTRUCTURA

Tema 2.- Estructura de la Materia
* James F. Shackerlford “Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros”. Cuarta edición. Ed. Prentice Hall (1998) * Pat L. Mangonon “Ciencia de Materiales: Selección y Diseño” Ed. Pearson Educación( 2001)

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Objetivos

Tema 2.Estructuras Cristalinas

• Entender estructura cristalina a escala atómica : átomosordenados de manera regular y repetitiva. • Identificación de los 7 sistemas cristalinos y 14 redes de Bravais. • Conocer las celdillas unidades más importantes • Conocer las principales estructuras cristalinas de los metales. • Conocer, aplicar y calcular los siguientes conceptos – Factor de empaquetamiento – Planos cristalográficos – Posiciones y direcciones cristalográficas – Densidad volumétrica,planar, linear

T1/2

Estado Sólido

Tema 2.Estructuras Cristalinas

Cristalinos
• Ordenamiento regular de los átm a corto y largo alcance • Atm o molec.: ⇒ posiciones reticulares • Enl: iónico, covalente o metálico, f. van der Waals • anisótropos (prop. = f (dirección)) • ptos de fusión definidos

Amorfos
• No ∃ Ordenamiento regular de los átm a largo alcance. • Atm o molec.: ⇒posiciones reticulares • Enl: iónico, covalente o metálico, f. van der Waals • Isótropos (=prop. cualquier dirección) • ptos de fusión no definidos

Metales, aleaciones, cerámicos, … en condiciones ordinarias

Vidrios, polímeros,…, O enfriamiento rápido

T1/3

Estructuras Cristalinas: Alotropía-polimorfismo
• Capacidad de asumir dos o más estructuras Xtalinas.(Fe, C, Al, Ti, ZrO2, • Algunas delas prop. sólidos Xtalinos dependen de la estruct. Xtalina

Tema 2.Estructuras Cristalinas

…

Diamante:

Grafito

Estruct. Tridimens. Transparente Muy duro ( ⇒ Coval.) No conductor

Estruct. Laminar Negro Blando ( ⇒ Enl. 2º) Conductor

T1/4

Sólidos Cristalinos Celda unidad
Mínima unidad estructural repetida que contiene todos los elementos de simetría del Xtal Parámetros de reda, b, c: aristas independientes α, β, γ: ángulos reticulares

Tema 2.Estructuras Cristalinas

Red tridimensional a)

b)
Punto Reticular: Cada esfera representa un átomo, ion o molécula

Estructura cristalina cúbica simple a) Representación mediante esferas reducidas b) Representación mediante “modelo de esferas rígidas”
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Celda Unidad

Tema 2.Estructuras Cristalinas

• Es launidad estructural ⇒ define la estruct. cristalina mediante su geometría y por la posición de los átomos centro de ella • Menor unidad que, por repetición indefinida, genera el sólido cristalino. •Paralelepípedo definido a partir de las longitudes axiales de las aristas independientes a, b y c y de los tres ángulos interaxiales α, β y γ .

Dependiendo del valor de las aristas independientes (a, by c) y los ángulos α, β, γ se obtienen únicamente:
Celdilla unidad con los ejes de coordenadas x, y y z mostrando las longitudes de las aristas (a, b y c) y los ángulos interaxiales (α, β, γ )

7 Sistemas Cristalinos

T1/7

7 Sistemas Cristalinos

Tema 2.Estructuras Cristalinas

Triclínico

Monoclínico

Ortorrómbico

Trigonal

Hexagonal

Tetragonal

Cúbico

T1/8

Tiposde celdilla Unidad

Tema 2.Estructuras Cristalinas

Simple o Primitiva (P) (1 átomo por celda)

Centrada en el Cuerpo (I) (2 átomos por celda)

Centrada en las Caras (F) (4 átomos por celda)

Centrada en las bases A (B o C) (2 átomos por celda)

T1/9

14 Redes de Bravais

Tema 2.Estructuras Cristalinas

7 SISTEMAS CRISTALINOS

triclínica

monoclínica

tetragonal

+
4CELDILLAS UNIDAD

ortorrómbica

hexagonal

Trigonal (romboédrica)

cúbica

T1/10

Tema 2.Estructuras Cristalinas

Sistema Cristalino
Cúbico

Relación axial-ángulos inter-axiales
a=b=c α = β = γ = 90º a=b≠c α = β = 90º, γ = 120º a=b≠c α = β = γ = 90º a=b=c α = β = γ ≠ 90º a≠b≠c α = β = γ = 90º a≠b≠c α = γ = 90º ≠ β a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Geometría de la celdilla unidad
Cúbica...