cristales tema 2

7/21/2019 Cristales Tema 2

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P o r s u

C r i s t a l i n i d a d

Amorfos

Cristalinos

P o r s u s

p r o p i e d a d e s

Cerámicos

Metálicos Semiconductores

Polímeros

MaterialesCompuestos

CristalesLa palabra cristal se origina del griego "Krystallos", quesignica !ielo transparente, se pens que era unaforma slida relacionada con el agua# La palabracuar$o signica %Cristal roca&#

La mayoría de los metales se encuentra en forma depolicristales#

'n química y mineralogía, un cristal es un solid, en elcual los átomos, mol(culas o iones que lo constituyenestán empacados en un orden regular, repitiendo unpatrn ordenado que se repite y se e)tiende en *dimensiones espaciales# +ed Cristalina#

Estructura amorfa en estado sólido

• Partículas con atraccionessucientemente fuertes para impedir que la sustancia uya,obteniendo un slido rígido con cierta dure$a#

• -o presentan arreglo interno ordenado

• Las partículas se agregan al a$ar

• Al romperse se obtienen formas irregulares

• Se ablandan dentro de un amplio rango de temperatura y luegofunden o se descomponen#

• '.emplos/ Asfalto, Parana, Ceras, 0idrios, algunospolímeros, algunos cerámicos#

Estructura cristalina en estado sólido

• Los cristales se obtienen como consecuencia de la repeticinordenada y constante de las unidades estructurales 1átomos,mol(culas, iones2#

• Su arreglo interno se basa en min3sculos cristales indi4idualescon forma geom(trica determinada#

• Al romperse se obtienen caras y planos bien denidos#

• Presentan puntos de fusin denidos, al calentarlossucientemente el cambio de fase ocurre de una manera

abrupta#

• '.emplos/ -aCl, Sacarosa, Sales en general, Metales, algunos polímeros, algunoscerámicos# granito, el cuar$o, cal, mármol, mica#

Difracción de rayos X de estructuras cristalinas



• 's la dispersin de los rayos 5 por las unidades de un slido cristalino# Los patrones dedispersin o difraccin se utili$an para deducir el arreglo de las partículas en la redslida#

• 6odo lo que sabemos acerca de la estructura de cristal, se !a aprendido de losestudios de difraccin de rayos7 5#

• Los rayos 5 son una forma de radiacin electromagn(tica y se espera que tengan uncomportamiento ondulatorio en condiciones adecuadas# 8n patrn de difraccin derayos 5 es consecuencia de las interferencias en las ondas asociadas a (stos#

• 'n 9:9; Ma) 4on Laue sugiri que la longitud de onda de los rayos 5 era comparablecon la magnitud de las distancias que !ay entre los puntos reticulares en un cristalpor lo que la red sería capa$ de difractar los rayos 5#

• Ma) 6!eodor <eli) 4on Laue 19=>:79:?@2 <ísico alemán# Premio -o4el en <ísica en9:9 por descubrimiento de difraccin de rayos 5#

Arreglo de los componentes de un equipo de difracción de rayos X



• Para entender cmo se puede generar un patrn de difraccin, se considera ladispersin de los rayos 5 por átomos en dos planos paralelos#

• Bnicialmente los dos rayos incidentes están en fase 1sus má)imos y mínimos coincidenen las mismas posiciones2#

• La onda superior se dispersa o ree.a, por un átomo en el primer plano, mientras que

la onda inferior es dispersada por un átomo en el segundo plano#• Para que las dos ondas dispersas est(n en fase de nue4o, la distancia adicional que

recorre la onda inferior debe ser un m3ltiplo entero de la longitud de onda 12 de rayos5#



Tipos de cristales

• Las estructuras y propiedades de los cristales, como punto de fusin, densidad ydure$a, están determinadas por el tipo de fuer$as que mantienen unidas a las

partículas#• Cualquier cristal se puede clasicar en uno de cuatro tipos/ inico, co4alente,

molecular o metálico#

Cristales iónicos

• 'stán formados de especies cargadas

• Los aniones y los cationes suelen ser de distinto tamaDo# 'l conocer el radio de los ionesayuda a comprender la estructura y estabilidad de estos compuestos#

• La mayor parte de los cristales inicos tienen puntos de ebullicin ele4ados debido a lagran fuer$a de co!esin que mantiene .untos a los iones#

• Estos slidos no conducen electricidad debido a que los iones están en una posicin .a#Sin embargo, en el estado fundido o disueltos en agua, los iones se mue4en libremente yel líquido conduce electricidad#

Cristales covalentes

• Los átomos de los cristales co4alentes se mantienen unidos en una red tridimensional3nicamente por enlaces co4alentes#



• Los enlaces co4alentes fuertes en tres dimensiones contribuyen a la dure$a particulardel diamante 1es el material más duro que se conoce2 y a su ele4ado punto de fusin1* FF@GC2#

• 'structura del diamante# Cada carbono está enla$ado de maneratetra(drica a otros cuatro átomos de carbono#

• Los átomos de carbono se distribuyen en el grato en forma deanillos de seis miembros# Cada átomo está enla$ado a otros tresátomos mediante enlaces co4alentes#

• 's buen conductor de electricidad en direccin de los planos de losátomos de carbono# La dure$a del grato sedebe a los enlaces co4alentesH sinembargo, como las capas se mantienenunidas por fuer$as d(biles de 4an derIaals, se pueden desli$ar entre sí# Poresta ra$n, el grato es untuoso al tacto, y

esta propiedad lo !ace 3til comolubricante#

• Cristales moleculares

• Los puntos reticulares están ocupados por mol(culas que se mantienen unidas porfuer$as de 4an der Iaals y de puentes de !idrgeno#

• 'l di)ido de a$ufre 1SJ;2 slido es un e.emplo de un cristal molecular, en el que lafuer$a de atraccin predominante es una interaccin dipolo7dipolo#

• Los puentes de !idrgeno intermoleculares son los que mantienen la redtridimensional del !ielo#

• Con e)cepcin del !ielo, las mol(culas de los cristales moleculares suelen empacarsetan .untas como su tamaDo y forma lo permitan# ebido a que las fuer$as de 4an derIaals y los puentes de !idrgeno son más d(biles que los enlaces inicos yco4alentes#

• Los cristales moleculares son más quebradi$os que los cristales co4alentes o inicos#

• La mayoría de los cristales moleculares se funden a temperaturas menores de 9@@GC#

Cristales metálicos

• La estructura de los cristales metálicos es la más simple porque cada punto reticular

del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal# Los cristales metálicos por loregular tienen una estructura c3bica centrada en el cuerpo o centrada en las caras y!e)agonales de empaquetamiento compacto#

• Los elementos metálicos suelen ser muy densos#



Las propiedades físicas de los cristales indi4iduales de algunas sustancias dependen de ladireccin cristalográca en la que se toman las mediciones #

Por e.emplo, el mdulo elástico, la conducti4idad el(ctrica y el índice de refraccin pueden

tener diferentes 4alores en las direcciones 9@@ y 999#

A esto se denomina anisotrop%a y se asocia con la 4ariacin en la separacin atmica oinica con la direccin cristalográca #

Las sustancias en donde la medicin de propiedades son independientes de la direccin sonisotrópicas#

&mperfecciones en el arreglo atómico

-o e)isten cristales perfectos# 'n todos los materiales el arreglo de los átomos contieneimperfecciones que tienen un efecto sobre el comportamiento de los materiales#

Controlando (stas imperfecciones reticulares, creamos metales y aleaciones más resistentes,imanes más poderosos, transistores y celdas solares de me.or desempeDo, 4idrios y cristalesde colores, entre otros#

Defectos cristalinos

Las imperfecciones en la red de un material cristalino son de tres tipos generales/

9# Defectos puntuales

;# Defectos lineales o dislocaciones

*# Defectos de super'cie

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