IPN UPIICSA Materia: Tecnología de Materiales Profesor: León Maldonado Angel Alumnos: Cruz Martínez Miguel Angel

1. IPN UPIICSA Materia: Tecnología de Materiales Profesor:León Maldonado Angel Alumnos: Cruz Martínez Miguel Angel Escamilla Paz Humberto Escandón Guzmán Cristian Aarón Secuencia: 4IV4 Los Sólidos Cristalinos

2. Introducción

3. Alotropía: polimorfismo en elementos puros. • ejemplo: el diamante y el grafito son constituídos por atómos de carbono organizados en diferentes estructuras cristalinas. • Anisotropía: Cuando las propiedades de un material dependen de la direción en que son medidas. • Isotropía: Cuando las propiedades de un material NO dependen de la direción en que son medidas. • ⁼ • Polimorfismo: fenómeno en el cual un sólido (metálico o no metálico) puede presentar más de una estructura cristalina, dependiendo de la temperatura y de la presión . • ejemplo, Al2O3 como alumina-αyalumina-γ).

4. TIPOS DE SÓLIDOS • Sólidos cristalinos • Los átomos, iones o moléculas se • empaquetan en un arreglo ordenado • Sólidos covalentes • Sólidos metálicos • Sólidos iónicos. • Sólidos moleculares • Sólidos amorfos • No presentan estructuras ordenadas • (no tienen arreglos bien definidos) • Vidrio y hule

5. Cuarzo cristalino (SiO2) Vidrio de cuarzo no cristalino Un sólidocristalinoposee un ordenamiento estricto y regular. En un sólido cristalino, los átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas (predecibles). Un sólido amorfono posee un ordenamiento bien definido ni un orden molecular repetido.

6. Punto reticular • Unacelda unitariaes la unidad estructural esencial repetida de un sólido cristalino. (da toda la información acerca de la estructura de un cristal) Celda unitaria Celda unitaria en 3 dimensiones En los puntosreticulares: ÁtomosMoléculasIones

7. SÓLIDOS CRISTALINOS • La estructura del sólido cristalino se representa mediante la repetición de la celda unidad en las tres direcciones del espacio Celda unidad Translación eje Z Translación eje y Translación eje X

8. CELDA UNITARIA • Geométricamente una celda unitária puede ser representada por un paralelepípedo. • La geometría de la celda unitáriaes descrita en términos de seis parámetros: La longitud de las tres aristas del paralelepípedo (a, b y c) y los tres ángulos entre las aristas ( α, β y γ). Esos parámetros son llamados parámetros de red.

9. SISTEMAS CRISTALINOS (REDES DE BRAVAIS) Aunque existen 14 posibles celdas cristalinas, Existen siete combinaciones diferentes en las cuales están agrupadas en dependencia de los parámetros de red. Cada una de esas combinaciones constituye un sistema cristalino. AUGUSTO BRAVAIS

10. Dispositivoparaobtener un patrón de difracción de rayos X de un cristal Pantalla Crital Haz de rayos X Placa fotográfica Tubo de rayos X

11. Los sistemas cristalinos Cúbica simple Romboédrica Ortorrómbica Monoclínica Triclínica

12. SÓLIDOS CRISTALINOS Tipos de celdas unitarias Sistemas cúbico a = b = c a = b = g =90º tetragonal a = b  ca = b = g =90º ortorrómbico a  b  ca = b = g =90º monoclínico a  b  ca = g =90º b90º triclínico a  b  ca b  g 90º hexagonal a = b ca = b =90º g =120º romboédrico a = b = c a=b= g 90º

13. SÓLIDOS CRISTALINOS • Empaquetamientos de esferas • Las esferas se empacan de forma distinta. Cada arreglo distinto presenta un número de coordinación • Empaquetamiento no compacto • Celda unitaria Celda cúbica simple • Celda unitaria Celda cúbica centrada en el cuerpo • Empaquetamiento compacto • Celda unitaria Celda cúbica centrada en las caras (ABC) • Celda unitaria Celda hexagonal compacta (ABA)

14. Los trestipos de celdascúbicas Cúbica simple Cúbicacentrada en el cuerpo Cúbicacentrada en lascaras

15. Distribución de esferasidénticas en unaceldacúbica simple

16. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda cúbica simple (sc) • Ejemplos : α-Po, Hg

17. Distribución de esferasidénticas en un cubocentrado en el cuerpo

18. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc) • Ejemplos: Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba

19. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc) c b a

20. Un átomo del vértice y un átomocentrado en lascaras 8 celdas unitarias lo comparten 2 celdas unitarias lo comparten

21. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda cúbica centrada en las caras (fcc) (Empaquetamiento compacto ABC) • Ejemplos: NaCl

22. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda cúbica centrada en las caras (fcc) 4r a

23. Relación entre la longitud de la arista y el radio de los átomos de tresdiferentesceldasunitarias

24. Cúbica centrada en el cuerpo Cúbica centrada en las caras Cúbica simple 4 átomos/celda unitaria 2 átomos/celda unitaria 1 átomo/celda unitaria (8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4) (8 x 1/8 + 1 = 2) (8 x 1/8 = 1)

25. Los sietetipos de celdasunitarias Romboédrica Cúbica simple Ortorrómbica Triclínica Monoclínica

26. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda hexagonal compacta (hc) (Empaquetamiento compacto ABA)

27. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda hexagonal compacta (hc) • Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd, Ti

28. SÓLIDOS CRISTALINOS • Celda hexagonal compacta (hc)

29. Tipos de Cristales Enlace

30. SÓLIDOS CRISTALINOS • Tipos de cristales • Cristales iónicos • Características • La cohesión se debe a enlaces iónicos (50-100 kJ/mol) • Formados por especies cargadas • Puntos reticulares ocupados por cationes y aniones • Aniones y cationes de distinto tamaño • Propiedades • Duros y quebradizos • Puntos de fusión altos • En estado sólido Mal conductor de calor y electricidad • En estado líquido y fundido son buenos conductores de la electricidad • Ejemplos • NaCl, Al2O3, BaCl2, sales y silicatos

31. ZnS CaF2 CsCl NaCl

32. Tipos de cristales

33. SÓLIDOS CRISTALINOS • Tipos de cristales • Cristales covalentes • Características • La cohesión cristalina se debe únicamente a enlaces covalentes (100-1000 kJ/mol) • Puntos reticulares ocupados por átomos • Propiedades • Duros e incompresibles • Punto de fusión alto • Malos conductores eléctricos y del calor • Ejemplos • 2 alótropos de carbón (Cgrafito y Cdiamante, cuarzo (SiO2)

34. SÓLIDOS CRISTALINOS • Tipos de cristales • Cristales covalentes • 2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante

35. átomos de carbono Cgrafito y Cdiamante Grafito Diamante

36. SÓLIDOS CRISTALINOS • Tipos de cristales • Cristales moleculares • Características • Puntos reticulares formados por moléculas • Unidos por fuerzas de Van der Waals(1 kJ/mol) o enlaces por puentes de H. (fuerzas intermoleculares) • Propiedades • Blandos o suaves, compresibles y deformables • Puntos de fusión bajos • Malos conductores del calor y electricidad • Ejemplos • SO2, I2, H2O(s)

37. SÓLIDOS CRISTALINOS • Tipos de cristales • Cristales metálicos • Características • Cada punto reticular está formado por un átomo de un metal (átomos metálicos). • La cohesión cristalina se debe únicamente a enlaces metálicos • Los electrones se encuentran deslocalizados en todo el cristal • Propiedades • Resistentes debido a la deslocalización • Debido a la movilidad de los electrones, buenos conductores de calor y la electricidad • Ejemplos • Ca, Na, Li, Metales en general

38. núcleos y e- internos del cascarón “mar” móvil de e- Sección transversal de un cristalmetálico

41. SÓLIDOS AMORFOS • Los átomos o moléculas que lo forman no se encuentran en posiciones fijas del cristal y por tanto, carecen de una distribución tridimensional regular • Vidrio • Producto de fusión de materiales inorgánicos que se han enfriado a un estado sólidos sin cristalizar • Sus principales componentes son • SiO2, NaO2 y B2O3 fundidos • El color del vidrio es debido a la presencia de iones metálicos • Fe2O3, CuO color verde • UO2 color amarillo • CoO, CuO color azul • Au y Cu color rojo

42. Bibliografía “Introducción a la Ciencia de Materiales para • Ingenieros”. Cuarta edición. Ed. Prentice Hall (1998) James F. Shackerlford • “Ciencia de Materiales: Selección y Diseño” Ed. Pearson Educación( 2001) Pat L. Mangonon • “MATERIALES Y PROCESOS DE MANUFACTURA”, Limusa Noriega Editores , 1992 John E. Neely,