REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNCA DE LAS FUERZAS ARMADAS.

NUCLEO YARACUY – EXTENSION BRUZUAL

INTEGRANTE:

SOLORZANO MIGUEL

19817987

ING. CIVIL #1

BRUZUAL, FEBRERO DE 2009

Sistema de Solidó cristalino

Los sólidos pueden ser cristalinos o amorfos (no cristalinos).

Un sólido cristalino es un sólido cuyos átomos, iones o moléculas, están ordenados en arreglos bien definidos. Estos sólidos suelen tener superficies planas o caras que forman ángulos definidos unos con otros. Los conjuntos ordenados de partículas son los que producen estas caras y también provocan que los sólidos tengan formas muy regulares. El cuarzo y el diamante son ejemplos de sólidos cristalinos.

Un sólido amorfo, es un sólido cuyas partículas no tienen una estructura ordenada. Estos sólidos carecen de caras y formas bien definidas. Muchos sólidos amorfos son mezclas de moléculas que no se empacan bien entre sí. Otros están compuestos de moléculas grandes y complicadas. Entre los sólidos amorfos que nos son familiares están el caucho y el vidrio. Es posible que una misma sustancia pueda existir en estas dos formas. Así el amorfo es el vidrio común y en cambio el cristalino se conoce como cuarzo.

 Generalidades

Los sólidos cristalinos tienden a adoptar estructuras internas geométricas basadas en líneas rectas y planos paralelos. Ahora bien, el aspecto externo de un cristal no es siempre completamente regular, pues depende de una serie de condiciones:

Composición química: el sólido puede ser una sustancia simple o un compuesto, y puede contener impurezas que alteren la estructura cristalina y otras propiedades, como la consistencia o el color.

Temperatura y presión: ambas variables influyen en la formación de los cristales y su crecimiento. Por lo general, los cristales se forman en condiciones de alta presión y elevadas temperaturas.

Espacio y tiempo: el crecimiento de un cristal puede verse limitado por ambos, especialmente por el primero, ya que a menudo la falta de espacio es responsable del aspecto imperfecto que ofrecen algunos cristales en su apariencia externa.

La simetría

Los cuerpos cristalinos forman redes que se ordenan en torno a una serie de elementos de simetría, cuya cantidad y distribución determina los diferentes sistemas de cristalización:

Ejes de simetría: son líneas imaginarias que cruzan el interior de la estructura cristalina. Al girar 360º hacen que el motivo geométrico del cristal

se repita un número determinado de veces. Los ejes de simetría pueden ser binarios, ternarios, cuaternarios y senarios, según el número de repeticiones que generen.

Planos de simetría: son superficies planas que dividen el cristal en dos mitades exactamente iguales.

Centros de simetría: son puntos imaginarios situados en el interior del cristal. Por ellos pasan los principales ejes y planos de simetría.

Distribución de los ejes y planos de simetría en el sistema cúbico.

Las redes cristalinas

Los componentes elementales de un cuerpo sólido pueden ser de cuatro tipos:

Átomos: partículas elementales de materia con carga eléctrica neutra. Iones: átomos con carga eléctrica negativa (aniones) o positiva (cationes)

debido a la transferencia o recepción, respectivamente, de uno o más electrones.

Grupos iónicos: agrupación de varios iones del mismo o diferentes elementos químicos.

Moléculas: agrupación de varios átomos del mismo o de diferentes elementos.

La ordenación geométrica de estos componentes en las tres direcciones del espacio da lugar a la formación de una red cristalina, una trama geométrica basada en la repetición de un cuerpo tridimensional determinado.

Existen catorce tipos de redes cristalinas, también llamadas redes de Bravais, que a su vez se agrupan en siete sistemas cristalinos:

Triclínico. Monoclínico: simple y de bases centradas. Presenta un eje binario.

Rómbico: simple, centrado, de bases centradas, y de caras y bases centradas. Posee tres ejes binarios.

Romboédrico: posee un eje ternario.

Hexagonal: presenta un eje cuaternario.

Tetragonal: simple y centrado. Tiene un eje cuaternario.

Cúbico: simple, centrado y de caras centradas. Presenta cuatro ejes ternarios.

 

CELDAS UNITARIAS

El orden característico de los sólidos cristalinos permite tener la descripción de un cristal, con sólo observar una pequeña parte de él. Podemos considerar que el sólido está construido por el apilamiento de bloques idénticos que construyen al sólido, de forma semejante como una pared se forma apilando ladrillos individuales e idénticos. La unidad que se repite en un sólido, “el ladrillo” cristalino, se conoce como la celda unitaria.

 

DEFECTOS RETICULARES

La partícula está constituida por una serie de microdominios coherentes a la difracción, orientados al azar, y soldados unos con otros. El mayor contenido de defectos reticulares se localiza precisamente en las fronteras de estos microdominios. La microscopía óptica permite visionar las "partículas" mientras que la difracción de rayos-X permite evaluar el tamaño medio de los microdominios coherentes a la misma, es decir el "tamaño cristalino". Cuanto más pequeño es el tamaño cristalino, mayor es el contenido de defectos reticulares.

Por encima de 0 K, todas las estructuras tienen defectos:

· Puntuales

· Intrínsecos (Schottky o Frenkel)

· Extrínsecos

· Lineales

CONCENTRACION DE DEFECTOS

La formación de un defecto requiere un consumo de energía, pero conlleva un aumento de entropía, que puede compensarla.

Las concentraciones de defectos Schottky (nS) y Frenkel (nF) pueden calcularse:

nS = N exp (-HS/2RT)

nF = (N Ni)1/2 exp (-HF/2RT)

N = número de posiciones reticulares

Ni = el número de posiciones intersticiales.

Defectos Extrinsecos

Son generalmente formados por el dopado de un cristal

Empaquetamiento compacto de esferas

Es la disposición de un número infinito de celdas de esferas de forma que la mismas ocupen la mayor fracción posible de un espacio infinito tridimensional. Carl Friedrich Gauss demostró que la mayor densidad media que puede obtenerse

con una disposición periódica es . La Conjetura de Kepler establece que esta es la mayor que puede lograrse tanto para una disposición periódica como aperiódica.

Existen dos reticulos periódicos que logran la mayor densidad media. Basándose en su simetría se denominan: empaquetamiento cúbico centrado en caras (CCC) y el empaquetamiento hexagonal compacto (HC).

Ambos se basan en la disposición de las esferas en los vértices de un triángulo telesctado; Se diferencian en la forma en que las celdas se apilan uno sobre otro. En ambos reticulos cada esfera tiene doce vecinos. En los dos casos hay un hueco rodeado por seis esferas (octaédricas) y dos pequeños huecos rodeados por cuatro esferas (tetraédrico).