LABORATORIO DE CRISTALOGRAFIA

INFORME N1: INTRODUCCION AL PROGRAMA Y CELDA UNITARIA

(SOFWARE CaRIne Crystallography 3.0)

2013 B

CODIGONOMBRE DE LOS INTEGRANTES

101186CQUILICHE GALVZ, RONALD

1029120323VIERA CASTILLO, VICTOR MANUEL

NOMBRE DEL PROFESORQUIONEZ MONTEVERDE, CARLOS

FECHA DE SESION28/08/13

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME04/09/13

INTRODUCCION AL PROGRAMA Y CELDA UNITARIA 1) RESUMEN:En este primer informe de laboratorio de cristalografa, comenzaremos a realizar un reconocimiento primigeo al programa que estudia a los cristales. Los nombres de los programas a utilizar son los siguientes: CaRIne Crystallography 3.0 y PowderCell 2.3 for Windows.Como para este primer laboratorio comenzaremos hablando sobre el primer software y las propiedades que este tiene; adems el mtodo de utilizacin con la graficacion de celdas unitarias de algunos cristales. Nos es ms didctico avanzar primero con este software y despus con el PowderCell 2.3 for Windows.

A continuacin veremos algunos datos de este software, como las propiedades que presenta; adems de que realizaremos la construccin de celdas unitarias. Pero para esto no solo trabajaremos con la versin CaRIne Crystallography 3.0 , sino que usaremos en algunos casos la versin CaRIne Crystallography 3.1; siendo un poco mas sofisticada, pero cumpliendo siempre con la misma funcin que la anterior funcin.2) OJETIVOS: Vincularse con el uso del programa CaRIne Crystallography 3.0. Poder identificar y describir las funciones de los elementos de la pantalla principal de CaRIne Crystallography 3.0. Poder construir una celda unitaria de un cristal determinado usando CaRIne Crystallography 3.0.3) INTRODUCCION:CaRIne Crystallography 3.0.El software CaRIne Crystallography 3.0 es un programa cristalogrfico que se ha desarrollado desde 1989 y que es utilizado por miles de personas en todo el mundo para la enseanza y la investigacin de estructuras cristalinas. Adems de realizar clculos cristalogrficos de los diferentes modelos simulando una variedad de condiciones experimentales.

Las caractersticas ms importantes de este software serian:

La creacin de celdas cristalogrficas; adems de la rotacin y traslacin de los planos de la misma

Poder calcular la distancia entre los tomos de la celda, ngulos entre los planos y la densidad y volumen de la celda unitaria cristalogrfica.

Realizar proyecciones estereogrficas y registros de rayos X para diferentes longitudes de onda.

CELDA UNITARIA

Una celda unitaria se definira; como la porcin ms simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslacin reproduce todo el cristal. Todos los materiales cristalinos adoptan una distribucin regular de tomos o iones del espacio. (Unidades bsicas para la formacin del cristal).

Tambin podra definirse como un arreglo espacial de tomos el cual se repite peridicamente en el espacio tridimensional (excepto algunos cristales). Se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del sistema de coordenadas de la celda. Esto se traduce en seisparmetros de red, que son los mdulos,, y, de los tres vectores, y los ngulos,yque forman entre s. Estos tres vectores forman unabasedel espacio tridimensional, de tal manera que lascoordenadasde cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos porcombinacin linealcon los coeficientes enteros.

FIGURA 1: CELDA UNITARIA

La posicin de un tomo dentro de la celda unidad se describe normalmente usandocoordenadas fraccionarias. Lasimetra traslacionalde una estructura cristalina se caracteriza mediante lared de Bravais, existen 14 redes de Bravais diferentes y todas las estructuras cristalinasmineralesconocidas encajan en una de esas 14 disposiciones. Estas redes pueden ser:

Tipo P:Se denomina primitiva y tiene puntos de red en los vrtices de la celda.

Tipo I:Red centrada en el interior. Esta presenta puntos de red en los vrtices de la celda y en el centro de la celda.

Tipo F:Red centrada en todas las caras. Presenta puntos de red en los centros de todas las caras, as como en los vrtices.

Tipo C:Red centrada en la base. Una red tipo C se refiere al caso en el que la simetra traslacional coloca puntos de red en los centros de las caras delimitados por las direcciones a y b as como en el origen.

Adems de la simetra traslacional descrita en una red cristalina existen elementos de simetra. Estos elementos son:

Centro de inversin.

Plano de reflexin. Ejes de rotacinde orden 2, 3, 4 y 6.

Ejes de rotacin-inversinde orden 3, 4 y 6.

Los puntos de red que muestran la simetra traslacional de una estructura pueden ser conectados mediante losplanos de red. Cada plano pertenece a un conjunto de planos equiespaciados que contienen todos los puntos de red. Estos planos se nombran usando losndices de Miller. Estos ndices se designan convencionalmente h, k, y l, se escriben entre parntesis (h,k,l) y son enteros positivos, negativos o cero. La separacin de losplanosse conoce con el trmino de espaciado dhkl. La relacin entre el espaciado d y los parmetros de red puede determinarse geomtricamente y depende del sistema cristalino.

FIGURA 2: TIPOS DE CELDA PRIMITIVA

4) PROCEDIMIENTO: Primero procederemos a cargar el programa CaRIne Crystallography 3.0. y evidenciaremos; que como cualquier otro programa, ste presenta: Barra de ttulo, barra de mens, barra de herramientas, cajas de herramientas, barra de estado y una hoja o espacio de trabajo. Adems la funcin de los comandos de la barras de mens son: File (crear), cell (celda), calcul (calculo), cristal (cristal), window (ventana), edit (editar), hkl/uvw (ejes y planos del cristal), special (especiales), view (vista) y ? (ayuda). Ms adelante procederemos a explicar con detalle las funciones de estos comandos en la seccin de TAREA.

FIGURA 3: VENTANA DE CaRIne Crystallography 3.0 Despus de haber identificado las propiedades de los comando de la barra de mens (el cual contiene a las dems barras), procedemos a crear la celda unitaria de NaCl; para esto utilizamos el comando Creation del men Cell y mediante este procedimiento nos mostrara la siguiente figura.

FIGURA 4: BOTON CELL Y OPTION CREATION/LIST

FIGURA 5: VENTANA CELL Y OPTION CREATION/LIST

Una vez abierta la ventana vemos la celda unidad comprende de seis textos para los parmetros de celda (a, b, c, , , ), una lista de posiciones atmicas, siete textos para entrar en las posiciones (smbolo qumico, nivel de oxidacin, X, Y, Z, R y el factor de ocupacin). Un botn permite modificar el color de un tomo y cuatro botones permiten agregar, modificar o borrar una posicin atmica.

Ahora haciendo clic en el botn Mendeleev obtenemos la Tabla Peridica (como muestra la Figura 6) donde podemos seleccionar el elemento a considerar que en nuestro caso es el Cloro (Cl) y despus lo haremos con el Sodio (Na) y haciendo clic en OK lo llevara a la ventana Cell Creation/Cell List.

FIGURA 6 : VENTANA DE LA TABLA PERIODICA Ahora introduciendo los datos respectivos para el NaCl, ubicados en la gua de laboratorio; los cuales son:Estructura cbica de constante de red , que contiene cuatro tomos en las posiciones 000, , y y cuatro tomos en las posiciones , , y

FIGURA 7 : VENTANA DE CREACION LLENA

Aparece la celda unitaria del NaCl , como evidenciamos esta contiene 4 tomos de cloro y 4 tomos de sodio.

FIGURA 8 : CELDA UNITARIA NaCl Los mismos procedimientos para poder formar otras estructuras cristalinas se agregaran en la seccin de TAREA.5) TAREA:a) Identificar los elementos de la pantalla principal del CaRIne Crystallography 3.0.Tomamos como modelo el software CaRIne Crystallography 3.1; porque es parecido a la versin CaRIne Crystallography 3.0.

b) En relacin a la pregunta 1, indicar y describir las funciones de los comandos de los mens:File

Cell

Calcul Crystal Window

Edit

hkl/uvw Specials View ?Para poder describir las funciones de los comandos del men de CaRIne Crystallography 3.0; procedemos a ir a la barra de mens donde estas se encuentran; as podemos reconocer sus funciones y explicarlas, en primer lugar tenemos:FILE: Como se puede observar se encuentran algunos comandos de este men y tambin las combinaciones de teclas para el acceso rpido, describiremos algunos de ellos:

New:

Muestra una nueva ventana de trabajo en blanco. Close: Cierra la ventana de trabajo. Open Cell: Abre una celda de la biblioteca del programa. Save:

Guarda automticamente el trabajo. Save as:Guarda en un sitio especifico el trabajo. Open Crystal

Save

Save as

Import:Importa algn trabajo hacia la ventana del programa. Export:Exporta el trabajo realizado en el programa. Print preview Print Printer setup Options QuitEDIT: El men edit nos permite realizar las operaciones siguientes:

Cant undo: Deshace la accin realizada. Copy:

Realiza una copiaCELL: Los comandos de Cell nos permiten definir muestro propios adornos o clulas de unidad: Creation: Permite observar cmo est compuesto la partcula y tambin modificarla agregando o quitando algn elemento a la muestra. Triclinic: Crea celdas de caractersticas primitiva. Monoclinic:Crea celdas de caractersticas primitiva y base centrada. Orthorhombic: Crea celdas de caractersticas primitiva, base centrada, cuerpo centrado y cara centrada. Tetragonal:Crea celdas de caractersticas primitiva y cuerpo centrado. Cubic:

Crea celdas de caractersticas primitiva, cuerpo centrado y cara centrada Hexagonal:Crea celdas de caractersticas primitiva. Trigonal:Crea celdas de caractersticas primitiva. Space groups: Grupo de espacios. Cristal to cell : Celda del Cristal.hkl / uvw:Este men tiene las funciones de permitir la visualizacin y la seleccin de planos y direcciones, adems de las proyecciones basadas en ndices cristalogrficos. Los comandos son:

CALCULO:En el men de Clculo tenemos herramientas interactivas que cumplen la funcin o permiten las mediciones geomtricas de los cristales estructuradas en 3D. Esto se da utilizando el Mouse, pues las distancias y los ngulos son fcilmente calculados utilizando las formulas trigonomtricas habituales

SPEACIALS:

CRYSTAL:Las funciones de este men permiten la visualizacin de los tomos, los enlaces y poliedros que se acte en consecuencia. Cualquier modificacin realizada sobre la estructura, utilizando las siguientes funciones, slo se refieren a las de cristal y no afecten a la unidad de la clula.

Para los tomos de la unidad de clulas que se modific debe utilizarse la funcin creation`` o la funcin Crystal to cell``.La mayora de las funciones que permiten a las modificaciones puntuales de la estructura y la visualizacin de cristal se pueden acceder mediante la paleta de herramientas. Cuando este es el caso, aparece un icono en frente de la funcin.Los comandos son los siguientes:

VIEW:

Este men tiene las funciones de permitir las escalas de los enrejados verdaderos o recprocos y los parmetros de la rotacin de cristal para ser modificada. Los comandos son: Graficas, Escala general, radial escala, aumento, disminucin, rotacin, alrededor de un tomo y alrededor del centro.WINDOW:

Este men permite la organizacin de las ventanas de CaRIne Crystallography 3.0. Los comandos son: Actualizar, herramientas del cristal, P.S. herramientas, herramientas de rotacin, cascada, mosaico, arreglar iconos, cerrar todo.c) Considerando que el NaCl tiene una estructura cbica de constante de red 5,63 , que contiene cuatro tomos Cl- en las posiciones 000, 0 , 0 y 0 y cuatro tomos Na+ en las posiciones , 00, 00 y 00,construir su celda unitaria.

Ya est resuelto en la parte nmero 4 de los procedimientos.

d) Construir la celda unitaria del CsCl en cuya estructura existe solo una molcula por celda, de constante de red 5,63 , con tomos Cs+ en los vrtices 000 y tomos Cl- en las posiciones centradas en el cuerpo de la red espacial cbica simple.

Procedemos a introducir los datos dados, en la misma tabla analizada en la figura nmero 4. Cuando la ventana de creacin de celda este completamente llena con los datos solicitados creamos dicha celda; estas vendran a ser de la siguiente manera:

FIGURA 9: VENTANA DE CREACION LLENA CON LOS DATOS DEL CsCl Vemos que el grafico siguiente el tomo de cesio es demasiado grande (en comparacin al tomo de cloro); por este motivo cubre casi toda la visibilidad del tomo del cloro.

FIGURA 9: GRAFICA DE LA CELDA UNITARIA DEL CsCle) Construir la celda unitaria del ZnS, en cuya estructura existen cuatro molculas de ZnS por celda, con tomos Zn en las posiciones 000, 0, 0, 0 y tomos Sen las posiciones , , , de la red espacial cbica cara centrada y constante de red 5,41.

Procedemos a introducir los datos dados, en la misma tabla analizada en la figura nmero 4. Cuando la ventana de creacin de celda este completamente llena con los datos solicitados creamos dicha celda; estas vendran a ser de la siguiente manera:

FIGURA 9: VENTANA DE CREACION LLENA CON LOS DATOS DEL ZnS Para este tipo de celda unitaria el ordenamiento es visible, es los componentes unitarios o fundamentales de dicha celda.

FIGURA 9: GRAFICA DE LA CELDA UNITARIA DEL ZnS6) CONCLUSIONES: Concluimos que para realizar o crear celdas unitarias de compuestos cristalogrficos especficos; es muy recomendable trabajar en el programa CaRIne Crystallography 3.0, ya que con esta podemos realizar grficos estereogrficos y difraccin de rayos x emitidos en la sustancia cristalogrfica con una mejor aproximacin a la realidad. (en algunos casos) Adems podemos evidenciar, el CsCl por ser el radio de los tomos de cesio mas grande que los radios de cloro; podemos evidenciar que los tomos de cloro no se pueden ver ya que estn totalmente cubiertas por los tomos de cesio.7) BIBLIOGRAFIA: CRISTALOGRAFA ESTRUCTURAL Vias CRISTALOGRAFA GarayWebs:

http://es.wikipedia.org/wiki/Celda_unitaria https://www.google.com.pe/search?hl=es419&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw=732&bih=558&q=celda+unitaria&oq=celda+uni&gs_l=img.3.0.0l10.1871.3419.0.5419.9.6.0.3.3.0.167.776.1j5.6.0...0.0...1ac.1.11.img.99erRj3_eXI http://quimicadelamateria.blogspot.com/2009/10/cristalografia.html

Barra de herramientas

Barra de titulo

Barra de estado

Cajas de herramientas

Area de trabajo

Barra de Men

FILE

Las funciones del men de FILE permiten la direccin de los archivos de su documento. Hay 3 tipos de archivos:

- Adorno o clulas ( CEL,MTF2,MTF* )

- Cristales (CRY, RES2, RES*)

- Cuadros (WMF, PICT)

CaRine permite a varios archivos de cristal de la misma clula de unidad se guarden. Con el fin de diferenciar estos archivos, CaRine da automticamente la extensin cel a los archivos de adorno y cry a los archivos de cristales. CaRine tambin maneja la importacin y la exportacin de adornos y enrejados de los archivos de ASCII (formato de texto).

Estos comandos tienen las mismas funciones de lo descrito para las celdas, solo que esto lo realiza para un cristal

Esta seccin es para las opciones impresin de los grficos

CALCUL.

Los comandos de Calcul.:

Distancia entre tomos

Angulo entre 2 direcciones

Angulo entre 2 direcciones con el mouse

Angulo entre 2 planos

Angulo entre 2 direcciones con el mouse

Angulo entre plano y la direccin

Angulo entre plano y la direccin con el mouse

SPEACIALS

El men Specials reagrupa las funciones que le son relativas a:

El Estudio de los tomos de un medio ambiente.

La visualizacin de plano / direccin de rodadura.

La relacin de orientacin entre varios enrejados.

La proyeccin estereogrfica.

El diagrama de difraccin de rayos X.

Los enrejados recprocos

Los comandos son:

Entorno, Textura, Rayos X, Proyecciones estreos, Retcula reciproca, Relacin epitaxia, Retculas asociadas

DESPLEGARSE EN

ESCONDER EL TOMO

ESCONDER TODO

LLAMAR

LLAMAR A TODOS

MODIFICAR

ETIQUETAR

ETIQUETAR TODO

REMOVER

REMOVER LO OCULTO

AGREGAR

VACANCIA

AGREGAR LINK

MULTI LINK

REMOVER

REMOVER TODO

MODIFICAR

PREFERENCIAS

MODIFICAR POLI

OCULTAR

MOSTRAR

MOSTRAR TODO

REMOVER

ETIQUETAR

ETIQUETAR TODO

_1085330814.unknown

_1085330887.unknown

_1085330948.unknown

_1213964071.unknown

_1085330913.unknown

_1085330848.unknown

_1085330351.unknown

_1085330352.unknown

_1085330217.unknown

_1085330179.unknown