Materiales

Tema 7. Metales
Empaquetamientos de esferas Empaquetamientos compactos Estructura de metales Aleaciones El enlace metálico Teoría de bandas Conductividad eléctrica Semiconductividad

http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Strucsol.html http://www.univ-lemans.fr:80/enseignements/chimie/01/theme0.html http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch13/structure.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/metal.html http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/contents.htm
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamientos en 2D
En 1926 Goldschmidt propuso que los átomos podían ser considerados como esferas rígidas (de igual tamaño para el caso de metales) cuando se empaquetan para formar sólidos.

El modo más eficiente de empaquetaresferas en dos dimensiones es una capa con un empaquetamiento hexagonal compacto.

CUADRADO
Nº.C. = 4

HEXAGONAL COMPACTO
Nº.C. = 6

Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamientos compactos en 3D
La estructura de muchos metales se puede describir empleando el concepto de empaquetamiento compacto. El modo más eficiente de empaquetar esferasen tres dimensiones es apilando capas hexagonales compactas para dar lugar a una estructura tridimensional compacta. Capa A

R

P

R

P

R

P

R

P

Capa B

Cada esfera de la capa B descansará sobre 3 de la capa A, que delimitan una posición P o R

Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamientos compactos en 3D (2)
La adición deuna tercera capa sobre las dos anteriores puede hacerse de dos maneras diferentes y es lo que determina que la estructura resultante sea hexagonal compacta (HCP) o cúbica compacta (CCP).

HCP: AB AB AB AB
A

CCP: ABC ABC ABC

B C A

Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamiento hexagonal compacto (HCP)
Se obtiene un empaquetamiento hexagonalcompacto cuando la proyección de la tercera capa que se añade coincide con la primera capa, dando lugar a una secuencia ABABAB… Celda unidad
• Hexagonal: a = b, c = 1.63a, α = β = 90° γ = 120° • Z = 2, (0, 0, 0) (2/3, 1/3, 1/2) • Nº. C. = 12

B A
Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamiento cúbico compacto (CCP)
Se obtiene un empaquetamientocúbico compacto cuando la proyección de la tercera capa que se añade no coincide con ninguna de las anteriores, dando lugar a la secuencia ABCABCABC… Celda unidad:
• Cúbica (FCC): a = b = c, α = β = γ = 90° • Z = 4, (0, 0, 0) (0, 1/2, 1/2) (1/2, 0, 1/2) (1/2, 1/2, 0) • Nº. C. = 12

C B A
Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamientos no compactos:Estructura cúbica simple (SC)
Se obtiene una estructura cúbica simple apilando capas con empaquetamiento cuadrado de esferas según la secuencia AAA…. Celda unidad:
• Cúbica (P): a = b = c, α = β = γ = 90° • Z = 1, (0, 0, 0) • Nº. C. = 6

Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Empaquetamientos no compactos: Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC)
Seobtiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo apilando capas con empaquetamiento cuadrado de esferas según la secuencia ABAB…. Celda unidad:
• Cúbica (I): a = b = c, α = β = γ = 90° • Z = 2, (0, 0, 0) (1/2, 1/2, 1/2) • Nº. C. = 8 Capa A

1/

2

a

B A CapaJuan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005 B Juan M. G-Zorrilla

Estructuras de los metales

CCP HCP

SCP TETR

BCCR

Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Posiciones intersticiales
Octaédrica Tetraédrica

N huecos octaédricos Dimensiones: 0.414 r

2 N huecos tetraédricos: N(T+) y N (T-) Dimensiones: 0.225 r
Juan M. G-Zorrilla Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005

Posiciones intersticiales (localización)

Juan M. G-Zorrilla Juan M....