TEMA 2:

ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS Y

NO CRISTALINOS.

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Tema 2: Estructura de los sólidos cristalinos y no cristalinos.

2.1.- Ordenamiento atómico de corto y largo alcance. Estructuras cristalina y vítrea.

2.2.- Conceptos de red cristalina y celdilla elemental. Sistemas cristalinos.

2.3.- Celdillas elementales de los metales.

2.4.- Representación de planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller.

2.5.- Densidades atómicas en cristales. Sistemas máximo compactos. Secuencias de empaquetamiento en cristales máximo-compactos.

2.6.- Estructuras cristalinas de los materiales no metálicos.

2.7.- Estructuras no cristalinas

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OBJETIVOS GENERALES:

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2.1.- Ordenamiento atómico de corto y largo alcance. Estructuras cristalina y vítrea.

a)Gases inertes b)Vapor de agua c)Vidrio d)Metales y sólidos

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Desordenación (gases)Ordenamiento particular (de corto alcance): vecinos más cercanosOrdenamiento general (de largo alcance): metales, semiconductores, cerámicos y polímeros.

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2.2.- Conceptos de red cristalina y celdilla elemental. Sistemas cristalinos 7

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2.3.- Celdillas elementales de los metales. 17

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Se denomina alotropía a la propiedad que presentan algunos metales de existir, enestado sólido, conformando diferentes estructuras a temperaturas específicas, demodo que la transformación se realiza de forma reversible y a una temperaturadefinida.

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(fcc)

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• Nº átomos por celda unitaria.

• Radio atómico en función de parámetro de red.• Direcciones máximo compactas: aquellas a lo largo

de las cuáles los átomos hacen contacto continuo.

• Índice de coordinación: nº de átomos que se encuentran en contacto con 1 átomo en particular (nº de vecinos más cercanos). Indica la eficiencia del empaquetamiento.

• Factor de empaquetamiento atómico: fracción de espacio ocupada por los átomos, suponiendo que sean esferas sólidas.

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Ver enlaces:http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/cci.html

Y http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/ccc.html

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2.4.- Representación de planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller. 29

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2.5.- Densidades atómicas en cristales. Sistemas máximo compactos. Secuencias de empaquetamiento en cristales máximo-compactos.

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62CCC ó FCC

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65CCI ó BCC

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HC ó HCP

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A modo ilustrativo, se muestra una comparativa del tamaño de átomo de la estructura (en el centro) y los átomos de mayor tamaño que podrían alojarse en los respectivos intersticios para los diferentes tipos de celdillas. Dos son los aspectos a destacar en esta figura. - Para un determinado radio del átomo anfitrión, las estructuras que podrían albergar los átomos mayores serían las estructuras compactas (CCC y HC), aunque esto pueda parecer insólito. - En las estructuras CCC y HC los intersticios mayores son los octaédricos, en tanto que para la CCI, los mayores son los tetraédricos.

http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/comparativa.html

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73INDICES O NÚMEROS DE COORDINACIÓN

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¿Cómo surgen las estructuras que hemos estudiado? Imaginemos que nos enfrentamos al problema de apilar átomos —que consideraremos como esferas idénticas— lo más apretadamente posible y de modo que el conjunto resulte con cierto ordenamiento. La siguiente figura ilustra tres posibles formas de conseguir esto. Designaremos como I, II y III a los tres tipos de planos obtenidos.

Planos de tipo I, tipo II y tipo III. El polígono sobreimpreso en cada uno de ellos señala el patrón de ordenamiento que siguen los átomos de cada plano: cuadrado, rectangular y hexagonal, respectivamente.

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DIRECCIONES Y PLANOS DE MÁXIMA COMPACIDAD

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CRISTALES NO METÁLICOS2.6.- ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS MATERIALES NO METÁLICOS.

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LA ESCALA ATÓMICA DE LOS MATERIALES MOLECULARES

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2.7.- ESTRUCTURAS NO CRISTALINAS.

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