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Estructuras cristalinas

Sistemas cristalográficos

Los cristalógrafos han demostrado que son necesarias solo siete tipos diferentes de celda unidad para crear todas las redes puntuales . La mayor parte de etos siete sistemas cristalinos presentan variaciones de la celda unida básica . A. J. Bravais mostró que catorce celdas unidad estándar podian describir todas las estructuras reticulares posibles .Hay cuatro tipos de celdas unidad :

Sencilla

Centrada en el cuerpo

Centrada en las caras

Centrada en la base

En el sistema cúbico hay tres tipos de celdas unidad : cúbica sencilla , cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras. En el sistema ortorrómbico están representados los cuatro tipos . En el sistema tetragonal hay solo dos: sencilla y centrada en el cuerpo. En el sistema monoclínico tiene celdas unidad sencilla y centrada en la base , y los sistemas romboedríco hexagonal y triclínico, tienen solo una celda unidad .

Estructuras cristalográficas

La mayoría de los metales elementales alrededor del 90 % cristalizan en tres estructuras cristalinas densamente enpaquetadas : cúbica centrada en el cuerpo (BCC) , cúbica centrada en las caras (FCC) y hexagonal compacta (HCP) . La estructura HCP es una modificación más densa de la estructura cristalina hexagonal sencilla . La mayor parte de los metales cristalizadas en esas estructuras densamente enpaquetadas debido a que se libera energía a medida que los átomos se apróximan y se enlazan cada vez más estrechamente entre sí . De este modo , dichas estructuras densamente enpaquetadas se encuentran es disposiciones u ordenamientos de energía cada vez más baja y estable . Examinemos ahora detalladamente la disposición de los átomos en las celdas unidad de las tres principales estructuras cristalinas . Aunque solo sea una aproximación consideremos a los átomos de estas estructuras como esferas rígidas. La distancia entre los átomos en las estructuras cristalinas puede ser determinado experimentalmente por análisis de rayos X. Por ejemplo , la distancia interatómica entre dos átomos de aluminio en un fragmento de aluminio puro a 20 0 C es 0.2862 nm.

Se considera que el radio del aluminio en el aluminio metal es la mitad de la distancia interatómica , o 0.143 nm.

Alotropía

Muchos elementos y compuestos existen en mas de una forma cristalina , bajo diferentes condiciones de temperatura y presión . Este fenómeno es determinado como polimorfismo o alotropía . Muchos metales industrialmente importantes como el hierro , titanium y cobalto experimentan transformaciones alotrópicas a elevadas temperaturas a presión atmosférica . El hierro existe en ambas estructuras cristalinas BCC y FCC sobre un rango de temperatura que va desde la temperatura ambiente hasta su punto de fusión a 1539 grados centígrados . El hierro alfa existe desde -273 a 912 0 C y tiene la estructura cristalina BCC . El hierro gama existe desde 912 hasta 1394 0 C y tiene una estructura cristalina FCC .

El hierro delta existe desde 1394 hasta 1539 0 C , que es el punto de fusión del hierro. La estructura cristalina del hierro delta es también BCC pero con una constante de red mayor que la del hierro alfa.

Planos cristalinos

Dirección en la celda

A menudo , es necesario referirnos a posiciones específicas en las redes cristalinas . Esto es especialmente importante para metales y aleaciones con propiedades que varían con la orientación cristalográfica . Para cristales cúbicos los indices de las direcciones cristalográficas son los componentes vectoriales de las direcciones resueltos a lo largo de cada eje

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