SOLIDOS CRISTALINOS Y AMORFOS

SOLIDOS CRISTALINOS Y AMORFOS

Introducción

Los materiales sólidos se pueden clasificar según la regularidad con que se sitúan, unos respecto de otros, los átomos o iones. En un material cristalino, los átomos se sitúan en una disposición repetitiva o periódica a lo largo de muchas distancias atómicas; es decir, existe un orden de largo alcance tal que, al solidificar el material, los átomos se sitúan según un patrón tridimensional repetitivo, en el cual cada átomo está enlazado con su vecino más próximo. Los metales, muchas cerámicas y ciertos polímeros adquieren estructuras cristalinas en condiciones normales de solidificación. El orden de largo alcance no existe en los materiales que no cristalizan. Estos materiales denominados no cristalinos o amorfos, se discuten brevemente al final de este capítulo.

Algunas propiedades de los sólidos cristalinos dependen de la estructura cristalina del material; es decir, de la ordenación espacial de átomos, iones y moléculas. Hay un número muy grande de estructuras cristalinas diferentes que tienen, todas ellas, orden atómico de largo alcance. Estas estructuras varían desde las relativamente simples de los metales a las excesivamente complejas de los materiales cerámicos y poliméricos. La presente discusión abarca varias de las estructuras cristalinas de los metales más corrientes. Los Capítulos 13 y 15 se dedican a la estructura cristalina de las cerámicas y los polímeros.

Generalidades del estado sólido

Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.

En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.

De entre las características principales del estado sólido, están las siguientes:

• Forma definida

• Cohesión (atracción)

• Densidad

• Volumen

• Incompresibilidad

• Dureza

• Conductividad Eléctrica

Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas. La materia en estado sólido puede presentarse en una estructura cristalina o amorfa, dependiendo si los átomos se ordenan de forma periódica o no.

Celda unidad

Al describir la estructura cristalina conviene dividirla en las pequeñas entidades, que se repiten, llamadas celdillas unidad. La celdilla unidad se elige para representar la simetría de la estructura cristalina, de modo que las posiciones de los átomos en el cristal se puedan representar desplazando a distancias discretas la celdilla unidad a lo largo de los ejes.

Estructura FCC (Cúbica Centrada en las Caras)

Exige que muchos metales tengan una celdilla unidad de geometría cúbica, con los átomos localizados en los vértices del cubo y en los centros de todas las caras del cubo. Cristalizan en esta estructura el cobre, aluminio, plata y oro.

Estructura BCC (Cúbica Centrada en el Cuerpo)

Su celdilla unidad cúbica que tiene átomos localizados en los ocho vértices y un átomo en el centro. El cromo, el hierro y el tungsteno, así como varios otros metales presentan esta estructura.

Estructura HC (Hexagonal Compacta)

Las

...