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descripcion de la estructura cristalina y sus niveles
Tipo: Ejercicios
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La estructura de los materiales se puede examinar y describir en cinco niveles diferentes: Macroestructura Microestructura Nanoestructura Estructura atómica Arreglos atómicos de corto y largo alcance Macroestructura La macroestructura es la estructura del material a nivel macroscópico, donde la escala de longitud es aproximadamente mayor a 1000nm (nanómetros). Entre las propiedades que constituyen la macroestructura están la porosidad, los recubrimientos superficiales y las microfisuras internas o externas. Microestructura La microestructura es la estructura del material a una escala de longitud de aproximadamente 10 a 1000nm. La escala de longitud es una longitud o intervalo de dimensiones características dentro de la que se describen las propiedades o los fenómenos que suceden en los materiales. En el caso normal, la microestructura comprende propiedades como el tamaño promedio del grano, la distribución de ese tamaño, la orientación de los granos y otras propiedades relacionadas con los defectos en los materiales (un grano es una porción del material dentro de la cual el arreglo de los átomos es casi idéntico). Estructura atómica También es importante comprender la estructura atómica y la forma en que los enlaces atómicos producen distintos arreglos atómicos o iónicos en los materiales. La estructura atómica incluye todos los átomos y sus arreglos, que constituyen los bloques estructurales de la materia. A partir de estos bloques estructurales emergen todos los nano, micro y macroniveles de estructura. Las perspectivas obtenidas al comprender la estructura atómica y las configuraciones de enlace de los átomos y moléculas son esenciales para una buena selección de materiales de ingeniería, así como para desarrollar nuevos materiales avanzados.
Arreglos atómicos de corto y largo alcance Un examen detenido del arreglo atómico permite distinguir entre materiales que son amorfos (que carecen de un orden de largo alcance de los átomos o iones) o cristalinos (los que tienen arreglos geométricos periódicos de átomos o iones). Los materiales amorfos sólo tienen arreglos atómicos de corto alcance, mientras que los materiales cristalinos tienen arreglos de corto y largo alcance. Definir los tipos de enlaces entre átomos y moléculas Enlaces atómicos Existen diferentes tipos de enlaces atómicos, a saber: Enlaces metálicos: En metales en estado sólido, los átomos se encuentran empaquetados relativamente muy juntos en una ordenación sistemática o estructura cristalina. Los electrones de valencia no están por lo tanto asociados férreamente a un núcleo en particular y así es posible que se extiendan entre los átomos en forma de una nube electrónica de carga de baja densidad o gas electrónico. Los átomos en un enlace metálico sólido se mantienen juntos para lograr un estado de más baja energía (más estable). Para el enlace metálico no hay restricciones sobre pares electrónicos como en el enlace covalente o sobre la neutralidad de carga como en el enlace iónico. Enlace de Van Der Waals: Excepto en un gas muy dispersado las moléculas ejercen atracciones y repulsiones entre sí. Estas proceden fundamentalmente de interacciones dipolo-dipolo. En este caso los electrones de una molécula son débilmente atraídos hacia el núcleo de otra, pero entonces los electrones de ésta son repelidos por los electrones de la primera. El resultado es una distribución desigual de la densidad electrónica y, en consecuencia, un dipolo incluido. Las diferentes interacciones dipolo-dipolo (atractivas y repulsivas) se denominan conjuntamente fuerzas de Van Der Waals. La distancia entre las moléculas juega un importante papel en la intensidad de dichas fuerzas. Enlace iónico: Los enlaces iónicos se pueden formar entre elementos muy electropositivos (metálicos) y elementos muy electronegativos (no metales). En el proceso de ionización los electrones son transferidos desde los átomos de los elementos electropositivos a los átomos de los elementos electronegativos, produciendo cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente. Las fuerzas de enlace son debidas a la fuerza de atracción electrostática entre iones con carga opuesta.
las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación. En el interior de un sólido cristalino existe una estructura cristalina formada por una red espacial, en cada punto de la cual se sitúa grupos de átomos idénticos en composición y orientación. La geometría de la red espacial debe permitir que se llene todo el espacio de átomos sin dejar huecos. Para identificar los diferentes planos y direcciones en un cristal se usan los Índices de Miller (para direcciones hkl) Los índices de los planos cristalinos HCP, llamados Índices Miller- bravais, se indican por las letras h, k, i, l y van encerrados en paréntesis. Estos índices se basan en el sistema de coordenadas de cuatro ejes Planos basales: En la celda unitaria HCP los planos basales son muy importantes para esta celda unitaria.