Solidos Amorfos Estructura

Estructura y Propiedades de los Materiales

“Estructura de los Solidos Amorfos”

González Vargas Yeremi Adonay

31 de Agosto del 2015

“Estructura de los Solidos Amorfos”

La forma en que se distribuyen en el espacio los átomos o moléculas de un material es determinante en sus
propiedades macroscópicas. La estructura de las moléculas se fundamenta en los enlaces químicos, que son las
fuerzas quemantienen unidos a los átomos.
Cualquier material que solo exhibe un orden de corto alcance de átomos o iones es un material amorfo; es
decir, un material no cristalino. Se busca que la mayoría de los materiales formen arreglos periódicos dado
que esta configuración maximiza la estabilidad termodinámica del material. Los materiales amorfos tienden a
formarse cuando la cinética del proceso pormedio del cual se prepararon n o permite la formación de arreglos
periódicos.


Características Generales de los Sólidos Amorfos.

Los materiales en el estado sólido se clasifican en cristalinos, amorfos o semicristalinos. En los cristalinos los
átomos adoptan arreglos ordenados y repetitivos; formando estructuras tridimensionales periódicas; como
ejemplo están los metales y sus aleaciones. En losamorfos no existe orden periódico; el vidrio y algunos
plásticos como el poliestireno son ejemplos de estos.
La siguiente figura es una representación
bidimensional de un sólido cristalino en donde
el dióxido de silicio presenta esta propiedad
según sea enfriado. Los semicristalinos
presentan una parte amorfa y otra cristalina,
materiales plásticos como el polietileno y el
polipropileno.
Desde unpunto de vista estructural, los
sólidos amorfos se clasifican según si están
compuestos por redes tridimensionales no
periódicas (Vidrio), moléculas individuales de
cadena larga (Polímeros naturales y plásticos) u ordenaciones intermedias, entre estos dos casos limite
(Cristales liquidos).
La estructura amorfa carece de ordenamiento de largo alcance, es decir superior al tamaño de las moléculas
ounidades repetitivas. Los materiales amorfos con frecuencia ofrecen una mezcla única de propiedades dado
que los átomos o iones no están ensamblados en sus arreglos regulares y periódicos, la difracción de rayos X
muestra que si existe un ordenamiento de esta estructura, pero este es de corto alcance. La difracción de
rayos X se genera cuando ondas incidentes en los planos paralelos de un cristalse reflejan e interfieren de una
manera constructiva, lo que solo es posible cuando la trayectoria recorrida por el haz es un múltiplo entero “n”
de la longitud de onda (λ).

En las figuras se muestra la comparativa de un diagrama de rayos X con un polvo cristalino y un amorfo, el primero
muestra líneas nítidas y el segundo una curva difusa, indicando la ausencia de planos cristalográficos, locual es evidencia
de ordenamiento de corto alcance. La técnica de difracción de electrones y de rayos X no puede utilizarse para
caracterizar el orden de corto alcance en materiales amorfos, para ello se utiliza la dispersión de neutrones.

Volumen

Líquido

Los solidos amorfos no tienen una temperatura de solidificación
definida. Partiendo del estado liquido, cuando la temperatura
disminuye se hacenmás viscosos. Este proceso está asociado
con un cambio de entalpia y entropia molecular. La temperatura
en que se presenta este fenómeno se conoce como teperatura
de transicion vitrea (Tg). La figura nos ilustra el cambio de
pendiente de la variacion del volumen con respecto a la
temperatura.

Líquido
Subenfriado
Sólido
Amorfo

Cristal

Tg



Temperatura

Vidrio

Lo mas importante de losmateriales no cristalinos son los vidrios. Los cuales tienen estructura similar a un liquido, es un
material metaestable que se ha endurecido y se ha hecho rigido sin cristalizar, es decir cuenta con propiedades elasticas
tipicas de un sólido isótropo. Se obtiene de un reactor de fusion, en donde se calienta una mezcla de arena silica y oxidos
metalicos, pulverizados o granulados. La fusion forma un...