ESTRUCTURAS CRISTALINAS (introducción)

Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra.

Un sólido es un material que posee forma y volumen definidos y que es una sustancia constituida por átomos metálicos, átomos no metálicos, iones ó moléculas.

Los sólidos se pueden clasificar teniendo en cuenta el arreglo interno de sus partículas, en amorfos y cristalinos:

Sólido amorfo:

Amorfo quiere decir que estos sólidos no tienen forma. 

Este sólido carece de un ordenamiento diendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra.

Sólido cristalino: se puede decir que un sólido cristalino podría ser el hielo; ya que este posee un ordenamiento estricto y regular, es decir, que sus átomos, moléculas o iones ocupan posiciones especificas, estos sólidos suelen tener superficies planas o caras que forman ángulos definidos entre si. Los sólidos cristalinos adoptan diferentes formas y colores.

Celda unitaria Es la unidad estructural que se repite en un sólido, cada sólido cristalino se representa con cada uno de los siete tipos de celdas unitarias que existen y cualquiera que se repita en el espacio tridimensional forman una estructura divida en pequeños cuadros.

A un modelo simétrico, que es tridimensional de varios puntos que define un cristal se conoce como una red cristalina.

Empaquetamiento de esferas

Los requerimientos geométricos generales para que se forme un cristal se entienden si se analizan las distintas formas en que se pueden empacar varias esferas idénticas. La manera en que las esferas se acomodan en capas determina el tipo de celda unitaria final.

La estructura tridimensional se genera al colocar una capa encima y otra debajo de esta capa, de tal manera que las esferas de una capa cubren totalmente las esferas de la capa inferior.

Empaquetamiento compacto de esferas Las estructuras que los sólidos cristalinos adoptan son aquellas que permiten el Contacto más íntimo entre las partículas, a fin de maximizar las fuerzas de atracción entre ellas, cada esfera está rodeada por otras seis en la capa.

El modelo de empaquetamiento compacto de esferas trabaja con capas compactas de esferas dispuestas unas sobre otras. Este modelo es muy útil y eficaz para sistematizar y clasificar las estructuras más corrientes y usuales de los sólidos iónicos

En ambos tipos de empaquetamiento cada esfera posee un número de coordinación igual a 12. En ambos tipos de empaquetamiento existe dos tipos de huecos, octaédrico (espacio vacío que queda entre seis átomos) y tetraédrico (espacio vacío que queda entre cuatro átomos). Por cada N átomos de una estructura de empaquetamiento compacto existen N huecos octaédricos y 2N tetraédricos.

Diferencias estructurales y de comportamiento de los sólidos cristalinos y materiales vítreos

Cuando las moléculas que componen un sólido están acomodadas regularmente, decimos que forman un cristal. Y al sólido correspondiente le llamamos sólido cristalino o fase cristalina Existen muchos ejemplos de sólidos cristalinos como por ej., la sal de mesa (cloruro de sodio, Na Cl) y el azúcar (sacarosa, C 12 H 22 O 11).

Los sólidos como cristalinos porque las partículas macroscópicas que los forman (los cristales) tienen formas regulares: si examinamos cristales de cloruro de sodio bajo una lente de aumento, veremos que los cristales tienen forma de pequeños cubos.

El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un

Sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades

Moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente

Cohesión para presentar rigidez mecánica.

Microestructuras

Las estructuras cristalinas no son perfectas.

En los metales se encuentran impurezas que influyen sobre el

proceso de cristalización y que deforman la red espacial del cristal.

Defectos Puntiformes.

Debido al contacto entre los cristales en crecimiento que impide el enlace correcto, los átomos pueden faltar, y en consecuencia el cristal elemental queda deformado. Esos nudos no ocupados por los átomos se llaman vacancias.

Defectos lineales o dislocaciones.

El hecho de que una parte considerable de las impurezas se segregan en el material hacia esas zonas limítrofes de los granos le reduce aun más su estabilidad. De esta forma dentro del metal solidificado se producen zonas de resistencia y estabilidad reducida, que comúnmente bordean los granos del material. Estas zonas se conocen como dislocaciones.

La presencia de las dislocaciones en la estructura cristalográfica de los metales está directamente relacionada con la capacidad de estos de resistir deformaciones plásticas sin

romperse. Estas dislocaciones se convierten en planos de deslizamiento en las zonas límites de los cristales.