CELDAS UNITARIAS 

La estructura atómica influye en la forma en que los átomos se unen entre sí; esto además nos ayuda a comprender la clasificación de los

materiales como metales, semiconductores,cerámicos y polímeros y nos permite llegar a ciertas conclusiones generales referentes a propiedades mecánicas y comportamiento físico de estas cuatro clases de materiales. La estructura electrónica del átomo, que queda descrita por cuatro números cuánticos ayuda a determinar la naturaleza de los enlaces atómicos y las propiedades físicas y mecánicas de los materiales.

a)Enlace metálico: encontrado en los metales,los electrones de valencia se mueven con facilidad, en consecuencia, los metales son dúctiles y tienen alta conductividad eléctrica y térmica.

b)El enlace covalente se encuentra en muchos materiales cerámicos, semiconductores y polímeros. Requiere que los átomos compartan electrones de valencia, los enlaces son fuertes y altamente direccionales, haciendo que estos materiales sean frágiles y tenganbaja conductividad eléctrica y térmica.

c)El enlace iónico encontrado en muchos cerámicos se produce cuando un átomo muy electropositivo dona un electrón a otro muy electronegativo generando un anión y un catión que se unen electrostáticamente. Al igual que los materiales enlazados covalentemente, estos tienden a ser frágiles y malos conductores.

d)Fuerzas de Van der Waals unen principalmente a moléculas que tienen una distribución desigual de cargas o están polarizadas. Son de

naturaleza electrostática y se encuentranen polímeros termoplásticos. La energía de unión está relacionada con la fuerza de los enlaces

y es alta en materiales unidos en forma iónica o covalente. Los materiales con energía de unión alta normalmente tienen:

•Alta temperatura de fusión

•Alto módulo de elasticidad

•Bajo coeficiente de expansión térmica.

TRASFORMACIONES ALOTRÓPICAS O POLIMÓRFICAS

Los materiales que pueden tener más de una estructura cristalina se 

llaman alotrópicos o polimórficos. El término alotropía se reserva para este comportamiento en elementos puros, mientras que polimorfismo es más general. En la tabla se ve como el hierro y el titanio pueden tener más de una estructura cristalina; a bajas temperaturas el hierro es BCC pero a temperaturas más altas se convierte en FCC. Muchos cerámicos como el SiO2 son polimórficos. La transformación puede venir acompañada de un cambio de volumen durante el calentamiento o enfriamiento. De no estar controlada correctamente, este cambio hará que el material se agriete y falle. 

Transformaciones alotrópicas o polimorfas

Cuando un material tiene más de un tipo de estructura cristalina se llama alitrópico, polimorfo o polimórfico. El término alotropía suele usarse reservadamente para este comportamiento en los elementos puros, mientras que polimorfismo, se usa para los compuestos. El hierro por ejemplo, a bajas temperaturas, tiene una estructura BCC, pero a mayores temperaturas se transforma en una estructura FCC. Estas transformaciones se traducen a su vez, en el cambio de las propiedades de los materiales y son base del tratamiento térmico del acero y muchas otras aleaciones.

En el caso de algunos cerámicos, las transformaciones por el aumento o descenso de las temperaturas, puede acompañarse de un cambio de volumen que si no se controla en forma adecuada, afecta aumentado la fragilidad del material, contribuyendo a su agrietamiento y fracturas. El polimorfismo tiene importancia en aplicaciones como el aprovechamiento de las propiedades dielétricas adjudicadas a la expansión volumétrica que se consigue en algunos casos. 

CRISTALES IÓNICOS 

Son los cristales constituidos por un conjunto de iones de signo contrario unidos por fuerzas de carácter mayoritariamente electrostático, y en los cuales todo el cristal podría ser considerado como una molécula porqué los iones estén enlazados con sus vecinos, y estos con los otros y así sucesivamente.Los iones tienden a empaquetarse de manera que se minimice leenergía, y esto se cumple cuando: 

a) las cargas de los iones son neutralizadas por los vecinos inmediatos, es decir que los vecinos de los cationes son aniones y viceversa, y 

b) los empaquetados tienden a ser lo más compactos posible, sin quela distancia entre dos iones sea menor que la suma de los respectivos radios iónicos, de manera que si consideramos los iones esféricos,serian tangentes los unos a los otros.El cálculo de la energía necesaria para formar un cristal tridimensional es compleja, pero se puede ensayar una aproximación a partir de un modelo lineal que permitirá demostrar las dosafirmaciones anteriores.Supuesta una fila de cargas positivas y negativas como la que se muestra en la figura, colocadas alternativamente y separadas una distancia l entre ellas, se puede calcular la energía necesaria para formar esta distribución periódica. 

CRISTALES COVALENTES 

En los cristales formados únicamente por enlaces covalentes, un átomo se enlaza con sus vecinos, y estos con los suyos, y así sucesivamente, de tal manera que todo el cristal puede ser considerado como una molécula casi infinita. Este enlace tiene lugar entre átomos de elevada y similar electronegatividad. Si la diferencia de electronegatividades entre los átomos crece, el enlace llega a ser polar, y por tanto se puede imaginar una variación continúa de polarización del enlace entre los enlaces covalentes“puros” y los enlaces iónicos. Esto quiere decir que un enlace covalente no polar solo puede tener lugar entre átomos de la misma naturaleza. 

DIAMANTE 

Una estructura típicamente covalente es la que tiene lugar entre los átomos de carbono cuando forman el diamante, estructura que también se da en el germanio y en el estaño-alfa.En este caso los orbitales de enlace son orbitales híbridos 2(sp3), que se disponen en lasdirecciones de los vértices de un tetraedro en el centro del cual estaría el núcleo (de hecho esta es la disposición que minimiza la repulsión eléctrica entre ellos al mantener el ángulo de separación lo más grande posible).Por tanto, en el diamante, cada átomo de carbono se enlaza con otros cuatro en coordinación 

tetraédrica, controlada por la disposición de los orbitales de enlace. Esto da lugar a una estructura de simetría cúbica F, con los carbonos en las posiciones (0,0,0) y (1/4,1/4,1/4) y 

equivalentes, como se muestra en la siguiente figura, en la cual se han señalado dos de los tetraedros de coordinación de dos átomos de carbono.

DIFRACCIÓN DE RAYOS X 

(λ0,5 y 2,5 angstrom) 

Cuando un haz monocromático con una longitud de onda del mismo orden de magnitud que los espacios interatómicos del material golpea al mismo se produce la dispersión de la mayor parte de la radiación. Sin embargo, los rayos x que golpean los planos cristalográficos en ángulos específicos se ven reforzados en vez de eliminados. Este refuerzo ocurre siempre que las condiciones satisfagan la Ley de Bragg

BIBLIOGRAFÍA 

• http://analisismateriales.blogspot.com/2009/11/arreglos-atomicos-e-ionicos.html
• http://es.scribd.com/doc/61007685/Ordenamiento-atomico#scribd
• http://www.simdesign.260mb.com/Ciencia_de_los_Materiales/organizacion_atomica.pdf
• http://www.fempatrimoni.cat/www-crista/CASTELLA/PDF-crista/7c-cristalls-covalents_es.pdf
• http://www.fempatrimoni.cat/www-crista/CASTELLA/PDF-crista/ionics-intro_es.pdf
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