Estructura cristalina de los materiales

Estructura cristalina de los materiales 1Los solidos pueden clasificarse en dos amplias categorias: cristalinos y amorfos. Los solidos cristalinos, debido a la estructura ordenada de sus atomos, moleculas o iones tienen formas bien definidas. Los metales son cristalinos y estan compuestos por cristales o granos bien definidos. Los granos son pequenos y no son observables claramente dada la naturaleza opaca de los metales. En los minerales, principalmente de naturaleza translucida a transparente, las formas cristalinas bien definidas se pueden observar con claridad.Que es un material cristalino?Si los tomos o iones de un solido estn ordenados de acuerdo con un patrn que se repite en el espacio, forman un solido que tiene unorden de largo alcance(OLA) al cual se le llamasolido cristalinoomaterial cristalino. Ejemplos de materiales cristalinos son los metales, las aleaciones y algunos materiales cermicos. En los minerales, principalmente de naturaleza translucida a transparente, las formas cristalinas bien definidas se pueden observar con claridad. Las siguientes imagenes muestran la naturaleza cristalina de los minerales comoa) celestita (SrSO4) de color azul celeste,b) pirita (FeS2), tambien llamada el oro de los tontos por su color amarillo dorado,c) amatista (SiO2), una variedad purpura del cuarzo yd) halita (NaCl), mejor conocida como sal de roca. En contraste, los solidos amorfos presentan un orden pobre o de corto alcance y no se identifican ni con la simetria ni la regularidad de los solidos cristalinos.

a) b) c) d)4PRINCIPALES ESTRUCTURAS CRISTALINAS METALICASEn este capitulo se expondran con detalle las principales estructuras cristalinas de los metales puros. La mayoria de los metales puros (aproximadamente 90%) cristalizan al solidificar en tres estructuras cristalinas compactas: cubica centrada en el cuerpo (BBC) (figura 3.3a), cubica centrada en las caras (FCC) (figura 3.3b) y hexagonal compacta (HCP) (figura 3.3c). La estructura HCP es una modificacion mas densa de la estructura cristalina hexagonal simple mostrada en la figura 3.2. La mayoria de los metales cristalizan en estas estructuras empacadas densamente porque la energia disminuye a medida que los atomos se acercan y se enlazan entre si. De este modo, las estructuras mas compactas corresponden a ordenamientos de niveles energeticos menores y mas estables.

Materiales Amorfos Como se expuso anteriormente, algunos materiales se denominan amorfos o no cristalinos porque carecen de ordenamiento de largo alcance en su estructura atomica. Debe subrayarse que, en general, los materiales tienen una tendencia a alcanzar un estado cristalino debido a que es el estado mas estable y corresponde al menor nivel de energia. Sin embargo, los atomos de los materiales amorfos estan enlazados de manera desordenada debido a factores que inhiben la formacion de un ordenamiento periodico. Los atomos de los materiales amorfos, por tanto, ocupan posiciones espaciales aleatorias, a diferencia de las posiciones especificas en los solidos cristalinos. Para mayor claridad, en lafigura 3.32se muestran diversos grados de orden (o desorden).

Figura 3.32