Estructura De Los Materiales Ceramicos

Tema 6. Materiales metálicos, cerámicos y polímeros (II)

Acciones de Documento

•

•

o

o

o

o

o

QUIMICA DE MATERIALES

TEMA 6. MATERIALES METÁLICOS, CERÁMICOS Y POLÍMEROS

Estructura de los materiales cerámicos

Enlace en Cerámicos

Porcentaje de carácter iónico y covalente del enlace para algunos materiales cerámicos

Empaquetamiento de iones en estructura iónicas

Estructura iónica: Empaquetamiento de aniones y cationes en posiciones de red e intersticios. Los iones tienden a empaquetarse densamente para disminuir la energía total.

Factores que determinan empaquetamiento:

Rcatión/Ranión

Electroneutralidad

Indice de coordinación. Cuanto mayor es el índice de coordinación mayor es la estabilidad

Compartición de poliedros (compartir vértices antes que aristas o caras)

Posiciones intersticiales en redes compactas

Huecos tetraédricos

Huecos octaédricos

Principales Estructuras Cristalinas

Estructura cristalina tipo NaCl

Estructura cristalina tipo CsCl

Estructura cristalina tipo blenda (ZnS)

Estructura cristalina tipo fluorita (CaF2)

Estructura cristalina tipo Antifluorita (Li2O)

Estructura cristalina tipo Corindón (Al2O3)

Estructura cristalina tipo Espinela (MgAl2O4)

Estructura cristalina tipo Perovskita (CaTiO3)

Cerámicas Covalentes

Diamante

Todos los átomos con hibridación sp3

Grafito

Todos los átomos con hibridación sp2

Si3N4

El Si hibridación sp3, origina Tetraedros SiN4

El N hibridación sp2. Estructura abierta

Estructura de los silicatos

Unidad básica estructural:

• Si está en coordinación tetraédrica

• Tipo de enlace: 50% iónico-50% covalente

• rcatión/ranión= 0.29, origina estructructura estable con una coordinación tetraédrica

• Los tetraedros están unidos por los vértices.

Estructuras

Estructuras de silicatos aislados.

Estructuras de silicatos En cadena. Los tetraedros están unidos por dos oxígenos.

Estructuras de silicatos En planos. Los tetraedros están unidos por tres oxígenos de un mismo plano.

Estructuras tridimensionales (Sílice). Los tetraedros están unidos por los cuatro oxígenos del tetraedro. Cuarzo

Feldespatos

Estructura similar a la Sílice, se reemplaza el silicio por aluminio, se compensa la carga negativa con cationes volumnosos Na+, K+, Ca2+, Ba2+, en las posiciones intersticiales.

Es el componente principal de cerámica tradicionales

Vidrios

Producto inorgánico fundido que se ha enfriado hasta un estado rígido sin experimentar cristalización

Son sustancias no cristalinas: ausencia de orden a larga distancia

Propiedades especiales:

Transparencia

Dureza

Resistencia a la corrosión Aplicaciones:

Construcción

Automoción

Industria química,...

Comportamiento del vídrio frente a solidificación:

Sustancias constituyentes de vídrios

Destacan 3 tipos de óxidos:

Tipos de Vidrio

Vidrios Sodo-cálcicos.

Son alrededor del 90% de los vidrios fabricados

71.73% SiO3; 12-14% Na2O; 10-12% CaO

Disminuyen la temperatura de transición vítrea de 1600 a 730ºC

Vidrios Borosilicatos

Al sustituir óxidos alcalinos por óxido de boro origina vidrios de baja expansión

Aumenta la temperatura de transición vítrea

Se denominan vidrio Pyrex

Uso: Hornos, vitrocerámicas, material de laboratorio, etc…

Vidrios al plomo

Funden fácilmente y se utilizan para soldar otros vidrios

Pueden proteger de la radiación

Propiedades de los materiales cerámicos

Propiedades eléctricas de los cerámicos

Muchos se utilizan como aislantes eléctricos para corrientes de alto y bajo voltaje. En condensadores especialmente cuando se requiere minituarización. Como piezoeléctricos que pueden convertir débiles

...