Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

165

Click here to load reader

description

Ciencia y tecnología de materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos.

Transcript of Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

Page 1: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

TEMA 2:

ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS Y

NO CRISTALINOS.

1

Page 2: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

Tema 2: Estructura de los sólidos cristalinos y no cristalinos.

2.1.- Ordenamiento atómico de corto y largo alcance. Estructuras cristalina y vítrea.

2.2.- Conceptos de red cristalina y celdilla elemental. Sistemas cristalinos.

2.3.- Celdillas elementales de los metales.

2.4.- Representación de planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller.

2.5.- Densidades atómicas en cristales. Sistemas máximo compactos. Secuencias de empaquetamiento en cristales máximo-compactos.

2.6.- Estructuras cristalinas de los materiales no metálicos.

2.7.- Estructuras no cristalinas

2

Page 3: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

OBJETIVOS GENERALES:

3

Page 4: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

2.1.- Ordenamiento atómico de corto y largo alcance. Estructuras cristalina y vítrea.

a)Gases inertes b)Vapor de agua c)Vidrio d)Metales y sólidos

4

Desordenación (gases)Ordenamiento particular (de corto alcance): vecinos más cercanosOrdenamiento general (de largo alcance): metales, semiconductores, cerámicos y polímeros.

Page 5: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

5

Page 6: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

6

Page 7: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

2.2.- Conceptos de red cristalina y celdilla elemental. Sistemas cristalinos 7

Page 8: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

8

Page 9: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

9

Page 10: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

10

Page 11: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

11

Page 12: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

12

Page 13: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

13

Page 14: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

14

Page 15: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

15

Page 16: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

16

Page 17: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

2.3.- Celdillas elementales de los metales. 17

Page 18: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos
Page 19: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

19

Page 20: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

Se denomina alotropía a la propiedad que presentan algunos metales de existir, enestado sólido, conformando diferentes estructuras a temperaturas específicas, demodo que la transformación se realiza de forma reversible y a una temperaturadefinida.

20

Page 21: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

(fcc)

21

Page 22: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

• Nº átomos por celda unitaria.

• Radio atómico en función de parámetro de red.• Direcciones máximo compactas: aquellas a lo largo

de las cuáles los átomos hacen contacto continuo.

• Índice de coordinación: nº de átomos que se encuentran en contacto con 1 átomo en particular (nº de vecinos más cercanos). Indica la eficiencia del empaquetamiento.

• Factor de empaquetamiento atómico: fracción de espacio ocupada por los átomos, suponiendo que sean esferas sólidas.

22

Page 23: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

23

Page 24: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

24

Page 26: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

26

Page 27: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

27

Page 28: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

28

Page 29: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

2.4.- Representación de planos y direcciones cristalinas. Índices de Miller. 29

Page 30: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

30

Page 31: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

31

Page 32: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

32

Page 33: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

33

Page 34: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

34

Page 35: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

35

Page 36: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

36

Page 37: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

37

Page 38: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

38

Page 39: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

39

Page 40: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

40

Page 41: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

41

Page 42: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

42

Page 43: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

43

Page 44: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

44

Page 45: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

45

Page 46: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

46

Page 47: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

47

Page 48: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

48

Page 49: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

2.5.- Densidades atómicas en cristales. Sistemas máximo compactos. Secuencias de empaquetamiento en cristales máximo-compactos.

49

Page 50: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

50

Page 51: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

51

Page 52: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

52

Page 53: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

53

Page 54: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

54

Page 55: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

55

Page 56: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

56

Page 57: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

57

Page 58: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

58

Page 59: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

59

Page 60: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

60

Page 61: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

61

Page 62: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

62CCC ó FCC

Page 63: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

63

Page 64: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

64

Page 65: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

65CCI ó BCC

Page 66: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

66

Page 67: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

67

Page 68: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

68

HC ó HCP

Page 69: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

69

Page 70: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

70

Page 71: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

71

Page 72: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

A modo ilustrativo, se muestra una comparativa del tamaño de átomo de la estructura (en el centro) y los átomos de mayor tamaño que podrían alojarse en los respectivos intersticios para los diferentes tipos de celdillas. Dos son los aspectos a destacar en esta figura. - Para un determinado radio del átomo anfitrión, las estructuras que podrían albergar los átomos mayores serían las estructuras compactas (CCC y HC), aunque esto pueda parecer insólito. - En las estructuras CCC y HC los intersticios mayores son los octaédricos, en tanto que para la CCI, los mayores son los tetraédricos.

http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras_cristalinas/comparativa.html

72

Page 73: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

73INDICES O NÚMEROS DE COORDINACIÓN

Page 74: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

74

Page 75: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

75

Page 76: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

76

Page 77: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

¿Cómo surgen las estructuras que hemos estudiado? Imaginemos que nos enfrentamos al problema de apilar átomos —que consideraremos como esferas idénticas— lo más apretadamente posible y de modo que el conjunto resulte con cierto ordenamiento. La siguiente figura ilustra tres posibles formas de conseguir esto. Designaremos como I, II y III a los tres tipos de planos obtenidos.

Planos de tipo I, tipo II y tipo III. El polígono sobreimpreso en cada uno de ellos señala el patrón de ordenamiento que siguen los átomos de cada plano: cuadrado, rectangular y hexagonal, respectivamente.

77

Page 78: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

78

Page 79: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

79

Page 80: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

80

Page 81: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

81

Page 82: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

82

Page 83: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

DIRECCIONES Y PLANOS DE MÁXIMA COMPACIDAD

Page 84: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

EMPAQUETAMIENTOS MÁXIMO COMPACTOS

84

Page 85: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

85

Page 86: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

86

Page 87: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

87

Page 88: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

88

Page 89: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

89

Page 90: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

90

Page 91: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

91

Page 92: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

92

Page 93: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

93

Page 94: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

94

Page 95: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

95

Page 96: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

CRISTALES NO METÁLICOS2.6.- ESTRUCTURAS CRISTALINAS DE LOS MATERIALES NO METÁLICOS.

96

Page 97: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

97

Page 98: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

98

Page 99: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

99

Page 100: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

100100

Page 101: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

101101

Page 102: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

102102

Page 103: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

103103

Page 104: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

104104

Page 105: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

105105

Page 106: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

106106

Page 107: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

107107

Page 108: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

108108

Page 109: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

109109

Page 110: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

110110

Page 111: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

111111

Page 112: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

112112

Page 113: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

113113

Page 114: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

114114

Page 115: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

CRISTALES NO METÁLICOS 115115

Page 116: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

116116

Page 117: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

117117

Page 118: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

118118

Page 119: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

119119

Page 120: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

120120

Page 121: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

121121

Page 122: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

122122

Page 123: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

123123

Page 124: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

124124

Page 125: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

125125

Page 126: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

126126

Page 127: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

127127

Page 128: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

128128

Page 129: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

129129

Page 130: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

130130

Page 131: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

131131

Page 132: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

132132

Page 133: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

133133

Page 134: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

134134

Page 135: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

135135

Page 136: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

136

Page 137: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

137

Page 138: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

138

Page 139: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

139

Page 140: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

140

Page 141: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

141

Page 142: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

142

Page 143: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

143

Page 144: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

144

Page 145: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

145

Page 146: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

146

Page 147: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

147

Page 148: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

148

Page 149: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

149

Page 150: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

150

Page 151: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

151

Page 152: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

152

Page 153: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

153

Page 154: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

154

Page 155: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

155

Page 156: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

LA ESCALA ATÓMICA DE LOS MATERIALES MOLECULARES

156

Page 157: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

157

Page 158: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

158

Page 159: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

159

Page 160: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

160

Page 161: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

161

Page 162: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

2.7.- ESTRUCTURAS NO CRISTALINAS.

162

Page 163: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

CRISTALES NO METÁLICOS 163

Page 164: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

164

Page 165: Materiales. Estructura sólidos cristalinos y amorfos

165