ARREGLOS ATMICOS Y INICOS Ciencia e Ingeniera de los Materiales Askeland y Phul Objetivos Explicar la clasificacin de los materiales con base en los arreglos atmicos o inicos Describir los arreglos en los slidos cristalinos de acuerdo con las estructuras de red, base y cristalina Tipos de arreglos atmicos Sin orden Gases monoatmicos como el Argn Los tomos o iones no tienen arreglo ordenado Llenan todo el espacio disponible que tienen Tipos de arreglos atmicos Orden de corto alcance (SRO) El arreglo de los tomo slo se extiende a su vecinidad inmediata Ejemplo: vapor de agua ngulo de 104.5 entre los enlaces en la molcula Las molculas de agua no tienen un arreglo especial entre ellas Tipos de arreglos atmicos Orden de corto alcance (SRO) Vidrios de silicato Tipos de arreglos atmicos Orden de corto alcance (SRO) Polmeros Tipos de arreglos atmicos Orden de largo alcance (LRO) El arreglo atmico especial abarca escalas de longitud mucho mayores de 100nm Los tomos o iones en esos materiales forman un patrn regular y repetitivo Red tridimensional Metales, aleaciones, cermicos y algunos polmeros (a)Fotografa de un monocristal de silicio (b)Micrografa de un acero inoxidable policristalino Tipos de arreglos atmicos Cristales lquidos En cierto estado se comportan como materiales amorfos Al recibir un estmulo externo algunas molculas se alinean y forman pequeas regiones ordenadas (cristalizacin localizada) o cristalinas (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Materiales amorfos: principios y aplicaciones tecnolgicas Redes, celdas unitarias, bases y estructuras cristalinas Red una coleccin de puntos ordenados en un patrn peridico de tal mode que los alrededores de cada punto de la red son idnticos Base un grupo de uno o ms tomos ubicados en forma determinada entre s, y asociados con cada punto de red ESTRUCTURA CRISTALINA: red + base Celda unitaria una subdivisin de una red que sigue conservando las caractersticas generales de toda la red (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Redes de Bravais Parmetros de red Describen el tamao y la forma de la celda unitaria (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Cantidad de tomos por celda unitaria Cantidad de tomos por celda unitaria 1 24 Radio atmico vs parmetros de red Determinar la relacin entre el radio atmico y el parmetro de red en las estructuras SC, BCC y FCC cuando se tiene un tomo en cada punto de red Nmero de coordinacin Cantidad de tomos que tocan a determinado tomo La cantidad de vecinos ms cercanos a ese tomo en particular (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Factor de empaquetamiento Fraccin de espacio ocupada por tomos, suponiendo que son esferas duras que tocan a su vecino ms cercano Factor de empaquetamiento= (Cantidad de tomos por celda)(volumen del tomo) Volumen de la celda unitaria Factor de empaquetamiento Calcular el factor de empaquetamiento de la celda FCC Densidad (Cantidad de tomos por celda)(masa atmica) (Volumen de la celda unitaria)(nmero de Avogadro) Calcular la densidad del hierro BCC, cuyo parmetro de red es 0.2866nm (masa atmica Fe = 55.847 g/mol) Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria Coordenadas de puntos Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria Direcciones en la celda unitaria Los ndices de Miller de las direcciones son la notacin abreviada para describir esas direcciones Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria Planos en la celda unitaria ndices de Miller (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria Trazar la direccin [1 -2 1] y el plano (-2 1 0) Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria Densidad y fraccin de empaquetamiento planar Calcule la densidad planar y la fraccin de empaquetamiento planar para los planos (010) y (020) en el polonio cbico simple, cuyo parmetro de red es 0.331nm Sitios intersticiales Pequeos huecos entre los tomos donde se pueden ubicar tomos ms pequeos Cuntos sitios octadricos pertenecen en forma exclusiva a una celda unitaria FCC? R=4 (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Sitios intersticiales Diseo de una pared absorbente de radiacin Se desea producir una pared absorbente de radiacin formada por 10000 esferas de plomo, cada una de 3cm de dimetro, en arreglo cbico centrado en la casa. Se decide que habr mejor absorcin si se llenan con esferas ms pequeas los sitios intersticiales entre las esferas de 3cm. Disee el tamao de las esferas de plomo pequeas y determine cuntas se necesitan. Utilizando los sitios tetradricos?