Estructura Cristalina De Los Metales

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS METALES

Cuando los metales solidifican desde el estado fundido al estado sólido, los átomos se ordenan a sí mismos de una manera peculiar para cada metal. A este arreglo se le llama red espacial. En 1912, Max Von Laue, descubrió que la disposición de las partículas (iones) en un sólido podía determinarse mediante rayos X, con esto se descubrió que: en la mayoría de los sólidos, las partículas que los componen se disponen en forma muy ordenada. Un sólido que posee sus partículas individuales dispuestas de esta manera se denomina "sólido cristalino"; los metales son sólidos cristalinos, este tipo de sólidos poseen también un punto de fusión bien definido.

Estructuras reticulares

Los metales solidifican en seis estructuras reticulares principales:

1. Cúbica centrada en el cuerpo (b.c..c)

2. Cúbica centrada en las caras (f.c.c.)

3. Hexagonal compacto (c.p.h.)

4. Cúbica

5. Tetragonal centrado en el cuerpo

6. Romboédrica

Sin embargo, la mayor parte de los metales puros en estado sólido forman una de las siguientes redes cristalinas simétricas: cúbica centrado en el cuerpo, cúbica centrada en las caras y hexagonal compacta.

Estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

Este tipo de celda unidad se caracteriza porque los átomos (representados como esferas) se encuentran localizados en cada uno de los vértices del cubo y uno más se encuentra en el centro de la celda (figura). Para esta celda el número de coordinación es ocho (8), debido a que este término define a la cantidad de átomos vecinos más cercanos a uno en particular (alrededor).

1Figura .Celda BCC

La cantidad de átomos que se encuentra dentro de la celda (cubo) es el equivalente de 2 átomos. Un átomo completo localizado en el centra de la celda unidad, y un octavo de esfera en cada vértice de la celda, haciendo el equivalente de otro átomo. En consecuencia, hay un total de 1 (en el centro) + 8 x 1/8 (en los vértices) = 2 átomos por celda unidad.

Estructura cristalina cúbica centrada en las caras (FCC)

Este tipo de celda unidad se caracteriza porque los átomos (representados como esferas) se encuentran localizados en cada uno de los vértices del cubo y uno en el centro de cada una de las caras del cubo, como se muestra en la figura. Para esta celda el número de coordinación es doce (12).

2Figura .Celda FCC

La cantidad de átomos que se encuentra dentro de la celda (cubo) es el equivalente de 4 átomos. Un octavo de esfera en cada vértice de la celda, haciendo el equivalente de un átomo, y medio átomo en cada una de las caras haciendo 3 átomos. En consecuencia, hay un total de 8 x 1/8 (en los vértices) + 6 x ½ = 4 átomos por celda unidad.

Estructura cristalina Hexagonal compacta (HCP)

Este tipo de celda unidad se caracteriza porque los átomos se encuentran localizados en la capa superior, en la capa inferior y tres en el centro de la celda, como se muestra en la figura. Para esta celda el número de coordinación es doce (12).

La cantidad de átomos que se encuentra dentro de la celda es el equivalente de 6 átomos. Un sexto de esfera en cada esquina de la capa superior e inferior de la celda, haciendo el equivalente de dos átomos, tres átomos en el centro y medio átomo en cada una de las capas haciendo 2 átomos. En consecuencia, hay un total de 6 x 1/6 (en la capa superior) + 6 x 1/6 (en la capa inferior) + 3 (en el centro)+ 2 x ½ = 6 átomos por celda unidad.

3Figura . Celda HCP

El Factor de Empaquetamiento Atómico (APF), para esta celda es 0.74 (74%). Algunos metales con estructura HCP son: Cadmio, Zinc, titanio.

Mecanismo de cristalización

En el año 1878, D.K.

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