UNIDAD II ESTADO SOLIDO

UNIDAD II
1. ORDEN DE CORTO ALCANCE VERSUS ORDEN DE LARGOALCANCE.
En los distintos estados de la materia se pueden encontrar cuatro clases de arreglos atómicos o iónicos.
SIN ORDEN. En los gases monoatómicos los átomos o los iones no tienen arreglo ordenado. Estos materiales llenan todo el espacio disponible que tienen.
ORDEN DE CORTO ALCANCE (SRO). Un material tiene orden de corto alcance si elarreglo especial de los átomos solo se extiende a su velocidad inmediata. Cada molécula de agua en el vapor tiene un orden de corto alcance debido a los enlaces covalentes entre los átomos de hidrogeno y los de oxígeno, cada átomo de oxigeno no está unido a dos átomos de hidrogeno formando 104.5° entre los enlaces. Sin embargo, las moléculas de agua en el vapor no tienen un arreglo especial conrespecto a sus posiciones mutuas.
NIVELES DE ORDENAMIENTO ATOMICO EN LOS MATERIALES: (a) los gases monoatómicos inertes o tienen ordenamiento regular de átomos. (b) y (c) Algunos materiales, que incluyen vapor de agua, nitrógeno gaseoso, silicio amorfo y vidrios de silicato, tienen orden de corto alcance. (d) Los metales, aleaciones y muchas cerámicas, así como algunos polímeros, tienenordenamiento regular de átomos o iones que se extiende a través del material.


Tetraedro básico de Si-O en el vidrio de silicato.


Las unidades tetraédricas se pueden unir en forma aleatoria para producir las cadenas del polímero.
Arreglo tetraédrico de los enlaces C-H en el polietileno.

ORDEN DE LARGO ALCANCE (LRO). La mayoría de los metales y aleaciones, los semiconductores, los cerámicos y algunospolímeros tienen una estructura cristalina donde los átomos o iones muestran orden de largo alcance. Los átomos o los iones en esos materiales forman un patrón regular y repetitivo, semejante a una red en tres dimensiones. A esos materiales se les llama materiales cristalinos. Si un material cristalino está formado por un solo cristal grande, se le llama material monocristalino o monocristal. Losmonocristales se usan en muchas aplicaciones electrónicas y ópticas.
Un material policristalino está formado por muchos cristales pequeños con diversas orientaciones en el espacio. Estos cristales más pequeños se llaman granos. Los bordes entre los cristales diminutos, donde los cristales están desalineados entre sí, se llaman límites de grano. Las propiedades de los materiales monocristalinosdependen de su composición química y de las direcciones especificas dentro del cristal. El orden de largo alcance en los materiales cristalinos se puede detectar y medir con técnicas como la difracción de rayos X o la difracción de electrones.
CRISTALES LIQUIDOS. Son materiales poliméricos que tienen un orden especial. En cierto estado los polímeros de cristal líquido se comportan como materialesamorfos. Aun así, cuando se les aplica un estímulo externo algunas moléculas de polímero se alinean y forman pequeñas regiones que son cristalinas
2. MATERIALES AMORFOS: PRINCIPIOS Y APLICACIONES TECNOLÓGICAS.
Todo material que solo muestra ordenamiento de átomos o iones de corto alcance es un material amorfo, es decir, un material no cristalino. En general, la mayoría de los materiales tienden a formararreglos periódicos, porque esta configuración maximiza su estabilidad termodinámica. Los materiales amorfos tienden a formarse cuando la cinética del proceso de obtención de los mismos no permitió la formación de arreglos periódicos. Los vidrios, que normalmente se forman en sistemas cerámicos y poliméricos, son buenos ejemplos de los materiales amorfos.
Los materiales amorfos ofrecen una mezclaúnica e inusual de propiedades, porque los átomos o los iones no están acomodados en sus arreglos “regulares” y periódicos. Las técnicas como difracción de electrones y difracción de rayos x no se pueden usar para caracterizar el orden de corto alcance en los materiales amorfos. Los científicos usan la dispersión de neutrones y otros métodos para investigar el orden de corto alcance en los...