UEA: Estructura y propiedades de los materiales en ingeniería

Curso NO presencial

Mtra. Teresa Merchand HernándezUniversidad Autónoma Metropolitana

nidad Azcapotzalco

TEMA: TIPOS DE SÓLIDOS

• Cristalinos• Amorfos

• A corto alcance (materiales amorfos)

Ordenamiento atómico en los sólidos:

• A largo alcance (sólidos cristalinos)

Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto sedebe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas deatracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando uoscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moversetrasladándose libremente a lo largo del sólido.Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de formaordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversasestructuras cristalinas.

Orden de largo alcance

Es el arreglo espacial de los átomos o moléculas que se extiende por todo elsólido, formando un patrón repetitivo, regular, que resulta en una red. Losmateriales pueden diferenciarse entre sí por el tipo de red que posean. El tipo dered de un material depende del tamaño de los átomos o iones, y del tipo deenlace.

Orden de largo alcance

Cristal de sulfato de cobreSe aprecia que el cristal no creceuniformemente sino que existenplanos que han crecido con mayorrapidez.

Al patrón geométrico que sigue la red de un material, se le denomina estructuracristalina y se define en función de su tamaño, forma y ordenamiento atómico.

Orden de corto y largo alcance

Orden de corto alcance

Es el arreglo espacial de los átomos o moléculas que se extiende sólo a losvecinos más cercanos de éstos. A estas estructuras se les denomina comoestructuras no cristalinas.Ejemplos: vidrios, algunos polímeros.Un mismo compuesto, según el proceso de solidificación, puede formar unared cristalina o un sólido amorfo. Por ejemplo, según la disposición espacialde las moléculas de sílice (SiO2), se puede obtener una estructura cristalina(el cuarzo) o un sólido amorfo (el vidrio).

Orden de corto alcance

Durante la solidificación los átomos no tienen el tiempo suficiente para formar una estructura periódica. Una estructura vítrea puede también obtenerse por solidificación rápida de materiales que normalmente forman estructuras cristalinas. Los vidrios tienen las siguientes características generales:

• Estructura isotrópica (las propiedadesson uniformes en todas direcciones).

• Son típicamente transparentes, peropueden formularse para absorber otransmitir ciertas longitudes de onda.

• Buenos aislantes eléctricos y térmicos.• Reblandece antes de fundir, por lo

que puede moldearse por soplo.

Ordenamiento a corto alcance

Materiales amorfos

• Aplicaciones

Debido a sus propiedades mecánicas, hay un gran número de sólidos amorfos quese emplean como materiales para la industria y la construcción.

• Los óxidos amorfos, gracias a su transparencia, solidez y facilidad para darle formaen láminas grandes, se emplean profusamente como vidrio de ventana.

• Ciertos polímeros orgánicos, en virtud de su resistencia y peso ligero y fácilprocesamiento, se emplean como materiales estructurales (plásticos).

• Existen semiconductores amorfos que se emplean en las memorias de ordenadory en células solares gracias a sus propiedades ópticas fotovoltaicas y en la facilidadpara crear películas delgadas de gran superficie.

• Los metales amorfos se emplean en núcleos de transformadores gracias a suferromagnetismo, bajas pérdidas y la posibilidad de formar cintas largas.

• El calcogenuro amorfo se emplea en xerografía en virtud de su fotoconductividady la posibilidad de formar películas de gran área.

•

La principal es su estructura. En un sólido cristalino existe una ordenación de losátomos a largo alcance, mientras que en los sólidos amorfos no se puedepredecir donde se encontrará el próximo átomo.

En este hecho se basan los diferentes métodos de diferenciación entre ambostipos de sólido, que en algunos casos no es fácil de establecer a simple vista.Dichos métodos de diferenciación incluyen:

• Difracción, consiste en enviar un haz de radiación sobre el sólidos y tomarmedidas a diferentes ángulos en un amplio rango angular, con el objetivo dededucir la disposición de los átomos en el sólido objeto de estudio.

• Calorimetría, consiste en medir la cantidad de calor captado o cedido por elsólido estudiado en el momento de solidificación. En un sólido amorfo, ladisposición irregular de sus átomos hace que posea una alta entropía (altodesorden), con respecto al sólido cristalino el cual está perfectamenteordenado.

• El sólido cristalino presenta un punto único definido par el cambio de fase desólido a líquido, mientras que el amorfo presenta un intervalo detemperaturas en el que se verifica dicho proceso, conocido como intervalo detransición vítrea.

Diferencias entre un sólido cristalino y un material amorfo

1. Darse de alta en el aula virtual.

2. Subir foto y elaborar perfil del aula, reflexionar sobre: gustos, preferencias,hobbies, deseos, aspiraciones y qué hacen ustedes para lograr sus objetivospersonales (exponer lo anterior de manera clara, breve, sin faltas ortográficasy cuidando la redacción).

3. Elegir un objeto de uso común, desglosar sus partes y con base en lo visto enclase y en la primera lectura explicar la razón por la cuál consideran que seeligieron tales materiales en su fabricación.

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