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EL ESTADO VÍTREOY
LA TRANSICIÓN VÍTREA
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INTRODUCCIÓN
* ¿ Qué es un sólido ?
Un material que no fluye, es decir, su viscosidad será:
1013 - 1014 poise
Ecuación de Maxwell para el tiempo de relajación “transversal”:
= G
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Tipos de desorden:
desorden topológico desorden de spin
desorden vibracionaldesorden substitucional
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CRISTAL AMORFO
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Differential Scanning Calorimetry
Differential Thermal Analysis
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DEFINICIONES
Cristal perfecto: sólido en el que los átomos (o grupos de átomos) presentan una periodicidad perfecta, u orden traslacional a largo alcance, hasta el infinito.
Sólidos desordenados
SÓLIDOS NO CRISTALINOS = AMORFOS:los que no poseen orden traslacional a largo alcance
VIDRIOS: sólidos amorfos que presentan
“transición vítrea”
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Tabla representativa de diferentes sólidos amorfos,sus tipos de enlace químico y sus temperaturas de transición vítrea:
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MÉTODOS DE PREPARACIÓN Y APLICACIONES DE LOS VIDRIOS Y LOS SÓLIDOS AMORFOS
Melt quenching Splat cooling Melt spinning Thermal evaporation Sputtering Glow-discharge decomposition Chemical vapor deposition Sol-gel processes Electrolytic deposition Reaction amorphization Irradiation Pressure-induced amorphization Solid-state diffusional amorphization
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melt quenching splat cooling thermal evaporation
melt spinning
~ 10-3 K/s ~ 102 K/s ~ 105 K/s ~ 1010 K/s
~ 107 K/s
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cristales amorfos
Continuous Random Network (Zachariasen, 1932)
ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS NO CRISTALINOS
a) A ; b) A2B3
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Función de distribución radial
J (r) = 4 r 2 (r)
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Geometría básica de los experimentos de difracción
k = (4 / ) sen
I (k)
= h c / E
= h / (2·m·E)1/2
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J (r) = 4 r 2 (r)
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EL ESTADO VÍTREO Y LA TRANSICIÓN VÍTREA:ASPECTOS TERMODINÁMICOS Y CINÉTICOS
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* ¿Es la transición vítrea una verdadera transición de fase termodinámica?
Tg depende de la velocidad
de enfriamiento
Tg depende de la historia
térmica
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Relaciones de Ehrenfest
p
Tg
CTV
dP
dTdSdS
21
T
Tg
dP
dTdVdV
21
12
T
pT
TV
CR
El cociente de Prigogine-Defay
debería ser =1 si fuera una transición de fase con un único parámetro de orden.
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THE KAUZMANN PARADOX
)(lnTdCSSmT
T
pF
EXCESO DE ENTROPÍA:
crystalglassliquid SSS /
0)( KTTSTK
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W. Kauzmann, Chem. Rev. 43, 219 (1948)
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THE KAUZMANN PARADOX
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STRONG AND FRAGILE GLASS-FORMING LIQUIDS
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STRONG AND FRAGILE GLASS-FORMING LIQUIDS
C. A. Angell, J. Non-Cryst. Solids 102, 205 (1988)
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TEORÍAS DE LA TRANSICIÓN VÍTREA
•Teoría del volumen libre
•Teoría entrópica de Adam y Gibbs
•Teoría del “mode coupling”
* paradigma del Paisaje de Energías
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Evolution of the self-intermediate scattering function for a supercooled Lennard-Jonesbinary mixture (molecular dynamics simulation for 1000 atoms).
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THE ENERGY LANDSCAPE
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