Las propiedades de cualquier material dependen de cómo estén dispuestos sus átomos.
Estructura cristalina
La mayoría de los materiales que utilizamos tienen un patrón repetitivo que llamamos estructura cristalina. Entonces, un material cristalino tendrá sus átomos organizados y repetidos en las tres dimensiones.
Los líquidos y gases no son cristales. No tienen un patrón repetitivo de átomos.
Los ejemplos de cristales incluyen diamantes, pero también azúcar y sal.
En total hay siete sistemas de cristal:
- Cúbico
- Tetragonal
- Ortorrómbico
- Romboédrico
- Hexagonal
- Monoclínica
- Triclínico
Nota: El romboédrico y el hexagonal son ambos hexagonales, pero son dos sistemas cristalinos diferentes. Es por eso que algunos dicen que tenemos 6 familias de cristal.
Celda unitaria
La celda unitaria es la estructura mínima que aún mantiene las propiedades del material. Es el bloque de construcción que hace el material.
Bravais ha descrito dónde va cada átomo en la estructura.
Cualquier sistema cristalino puede describirse utilizando una de las 14 estructuras de bravais.
La mayoría de los metales existen en la naturaleza como:
- Cúbico centrado en la cara (FCC)
- Cúbico centrado en el cuerpo (BCC)
- Empaquetado hexagonal cerrado (HCP)
Cúbico centrado en la cara
Cúbico centrado en el cuerpo
Empaquetado hexagonal cerrado (HCP)
Tabla periódica de celdas unitarias
Los resaltados en verde son los elementos HCP.
Consejo: haz clic para ampliar.
Factor de embalaje atómico
El factor de empaquetamiento atómico es la relación del volumen atómico en el volumen de una celda unitaria.
Es una forma de decir cuántos átomos hay realmente en una celda unitaria.
El empaquetado atómico de las celdas unitarias más comunes son:
- FCC = HCP = 74% (26% de espacio vacío en la celda unitaria)
- BCC = 68%
Polimorfismo y alotropía
Los átomos tienen formas alotrópicas y también las celdas unitarias.
Y eso hace que la alotropía sea muy importante para cualquier ingeniero.
A medida que algunos materiales cambian de forma, podemos usarlos a nuestro favor.
El ejemplo clásico es el acero, donde cambia de BCC a FCC y de nuevo a BCC. Todo dependiendo de la temperatura y la velocidad de transferencia de calor.
Nota: El diagrama hierro / carbono no tiene en cuenta la velocidad de transferencia de calor.
Los metales importantes que tienen estructuras alternativas en función de la temperatura son:
- Ca
- Co
- Hf
- Fe
- Li
- Na
- Ti
- Y
- Zr
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Citación
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Luz, Gelson. Sistema cristalino. Blog de Materiales. Gelsonluz.com. dd mmmm aaaa. URL.
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