El documento describe diferentes tipos de estructuras cristalinas, incluyendo las estructuras de los metales como la cúbica centrada en el cuerpo, la cúbica centrada en las caras y la hexagonal compacta. También discute defectos en el arreglo atómico como dislocaciones y defectos puntuales, así como técnicas como la difracción de rayos X para analizar la estructura cristalina.

1. ESTRUCTURA CRISTALINAESTRUCTURA CRISTALINA

2. Orden de corto y largo alcanceOrden de corto y largo alcance
Sin orden: gases ArSin orden: gases Ar
Orden de corto alcance: arreglo de losOrden de corto alcance: arreglo de los
átomos se extiende a los vecinos: vaporátomos se extiende a los vecinos: vapor
de aguade agua
Agua liquidaAgua liquida
Vidrios cerámicos estructura tetraédricaVidrios cerámicos estructura tetraédrica
de la sílice.de la sílice.
Orden de largo alcance: red metales,Orden de largo alcance: red metales,
semiconductores, algunos cerámicossemiconductores, algunos cerámicos

6. Materiales cristalinos y amorfosMateriales cristalinos y amorfos
Cristal: Disposición regular de losCristal: Disposición regular de los
átomos, patrón que se repite en las 3átomos, patrón que se repite en las 3
dimensiones.dimensiones.
Material amorfo cuando no se repite enMaterial amorfo cuando no se repite en
las 3 dimensiones , su estructura es unalas 3 dimensiones , su estructura es una
herencia del estado liquido al solidificarse.herencia del estado liquido al solidificarse.

7. Importancia del sistema cristalinoImportancia del sistema cristalino

8. Celda unitariaCelda unitaria
Es el patrón o la unidad que se repite en laEs el patrón o la unidad que se repite en la
estructura cristalinaestructura cristalina
Se caracteriza por los tres vectores deSe caracteriza por los tres vectores de
translación cristalinatranslación cristalina a, ba, b yy cc llamados ejesllamados ejes
cristalográficos porque definen tamaño y formacristalográficos porque definen tamaño y forma
del cristal.del cristal.
Las magnitudes de los ejes a, b y c y susLas magnitudes de los ejes a, b y c y sus
ángulosángulos α, β y αα, β y α se denominan constantesse denominan constantes
reticulares o parámetros de la celdareticulares o parámetros de la celda

9. Celda unitaria y redCelda unitaria y red

10. Parámetros de redParámetros de red
UnidadesUnidades
1 nanómetro = 101 nanómetro = 10-9-9
m = 10m = 10-7-7
cm =10 Acm =10 A

12. Redes simplesRedes simples
Únicamente podemos tener siete manerasÚnicamente podemos tener siete maneras
únicas e independientes de especificar lasúnicas e independientes de especificar las
longitudes axiales y los diferentes ángulos. Sonlongitudes axiales y los diferentes ángulos. Son
los siete sistemas cristalinos. Llamados redeslos siete sistemas cristalinos. Llamados redes
simples o primitivas.simples o primitivas.
Si se les agrega un punto en el interior de unaSi se les agrega un punto en el interior de una
celda se dice que es centrada en el cuerpo y sicelda se dice que es centrada en el cuerpo y si
es en el centro de cada cara se dice que eses en el centro de cada cara se dice que es
centrado en las caras.centrado en las caras.
Bravais demostró que hay solo 14 redesBravais demostró que hay solo 14 redes
puntuales .puntuales .

15. Numero de puntos (átomos o iones) que
pertenecen a una celda unitaria.
Nt = Ni + Nc/2 +Nv/8
Numero de coordinación = nº de átomos que
tocan a otro en particular o vecinos mas
cercanos

17. Factor de empaquetamientoFactor de empaquetamiento
Fracción de espacio ocupada por losFracción de espacio ocupada por los
átomos.átomos.
F=F= (nº de átomos/celda)(vol de cada átomo)(nº de átomos/celda)(vol de cada átomo)
vol de la celda unitariavol de la celda unitaria

18. Estructuras metálicas comunesEstructuras metálicas comunes
Cohesión metálica : los átomos en losCohesión metálica : los átomos en los
metales han perdido todos o parte de susmetales han perdido todos o parte de sus
electrones externos , y el cristal debeelectrones externos , y el cristal debe
considerarse como un conjunto de ionesconsiderarse como un conjunto de iones
positivos inmerso en una nube depositivos inmerso en una nube de
electrones. Pero en promedio cada Ionelectrones. Pero en promedio cada Ion
esta rodeado del numero necesario deesta rodeado del numero necesario de
electrones para neutralizar su carga.electrones para neutralizar su carga.
Conductividad eléctrica, térmica, rigidez yConductividad eléctrica, térmica, rigidez y
ductilidad.ductilidad.

19. Los metales cristalizan en una de las
tres estructuras: cúbica centrada en el
cuerpo; cúbica centrada en las caras y
hexagonal compacta

20. Estructura cúbica centrada en elEstructura cúbica centrada en el
cuerpocuerpo
Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2
2 átomos por celda unitaria2 átomos por celda unitaria
a=b=ca=b=c α= β = αα= β = α =90º=90º
Numero de coordinación Nc= 8Numero de coordinación Nc= 8
Atomos en contacto a lo largo de la diagonal delAtomos en contacto a lo largo de la diagonal del
cubo: a√3=4r a=4r/√3cubo: a√3=4r a=4r/√3
Atomos en contacto a lo largo de la diagonal delAtomos en contacto a lo largo de la diagonal del
cubocubo
Factor de empaquetamiento = 0.68Factor de empaquetamiento = 0.68
Ejs: Fe , Cr, W, Mo metales muy resistentes.Ejs: Fe , Cr, W, Mo metales muy resistentes.

22. Estructura cúbica centrada en lasEstructura cúbica centrada en las
carascaras
Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 0+6/2+ 8/8 =4Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 0+6/2+ 8/8 =4
4 átomos por celda unitaria4 átomos por celda unitaria
a=b=ca=b=c α= β = αα= β = α =90º=90º
Numero de coordinación Nc= 12Numero de coordinación Nc= 12
Atomos en contacto a lo largo de la diagonal deAtomos en contacto a lo largo de la diagonal de
la cara: a√2=4r a=4r/√2la cara: a√2=4r a=4r/√2
Factor empaquetamiento = 0.74Factor empaquetamiento = 0.74
Ejs: : Fe, Al, Ni, Cu, Ag, Pb dúctiles yEjs: : Fe, Al, Ni, Cu, Ag, Pb dúctiles y
maleablesmaleables

24. Estructura hexagonal compactaEstructura hexagonal compacta
Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2Nt = Ni+Nc/2+Nv/8 Nt = 1+0/2+ 8/8 =2
2 átomos por celda unitaria2 átomos por celda unitaria
a1=a2a1=a2≠≠cc α= β =90ºα= β =90º gg =120º=120º
Numero de coordinación Nc= 12Numero de coordinación Nc= 12
a=2ra=2r
Ejs: Mg, Ti,,Be, Co, y Zn metales difícilesEjs: Mg, Ti,,Be, Co, y Zn metales difíciles
de deformar plásticamentede deformar plásticamente

26. Densidad teórica de un metalDensidad teórica de un metal

27. Densidad de un metalDensidad de un metal

28. Polimorfismo o alotropíaPolimorfismo o alotropía
Muchos elementos y compuestos existen enMuchos elementos y compuestos existen en
mas de una forma cristalina en diferentesmas de una forma cristalina en diferentes
condiciones de Tº y Presión.condiciones de Tº y Presión.
Ejs Fe, Ti , Co.Ejs Fe, Ti , Co.
Fe: -273 a 912ºC cúbico centrado en el cuerpo ,Fe: -273 a 912ºC cúbico centrado en el cuerpo ,
alfa, ferrita.alfa, ferrita.
912 a 1394ºC cúbico centrado en las caras,912 a 1394ºC cúbico centrado en las caras,
ferrita gamma, austenitaferrita gamma, austenita
1394 1539ºC cúbico centrado en el cuerpo,1394 1539ºC cúbico centrado en el cuerpo,
delta, ferrita.delta, ferrita.

29. Puntos, direcciones y planosPuntos, direcciones y planos
Coordenadas de los puntosCoordenadas de los puntos

30. Índices de MillerÍndices de Miller

37. Índices de Miller de algunos planosÍndices de Miller de algunos planos
cristalinos cúbicos importantescristalinos cúbicos importantes

40. Sitios intersticialesSitios intersticiales
Son pequeños huecos entre los átomosSon pequeños huecos entre los átomos
de la red en los cuales se puedende la red en los cuales se pueden
albergar átomos mas pequeñosalbergar átomos mas pequeños

42. Cristales ionicosCristales ionicos
CaO, MgO, MnS,CaO, MgO, MnS,
NiO, MnONiO, MnO
Cubica centrada enCubica centrada en
las caraslas caras
Estructura tipo halita, NaClEstructura tipo halita, NaCl

44. Estructura tipo fluorita, CaF2Estructura tipo fluorita, CaF2
ThO2, CeO2,ThO2, CeO2,
UO2.ZrO2UO2.ZrO2

45. Estructuras covalentesEstructuras covalentes

47. SOLIDIFICACION ESOLIDIFICACION E
IMPERFECCIONES EN ELIMPERFECCIONES EN EL
ARREGLO ATOMICOARREGLO ATOMICO

51. FERRITA
Es una solución sólida intersticial de carbono en una red cúbica centrada en el
cuerpo de hierro. Admite hasta un 0,021 % C en solución a la temperatura
eutectoide. Es el constituyente más blando del acero. Su resistencia es de 28
Kg/mm2
(2,7 MPa). La morfología y estructura granular de la ferrita es muy
variada pudiéndose encontrar hasta 24 términos descriptivos de la misma.
granos poligonales de ejes aproximadamente iguales
Fig. 1, x100 Morfología equiaxial Fig 2, x100 estructura de Widmanstätten

52. IMPERFECCIONES EN ELIMPERFECCIONES EN EL
ARREGLO ATOMICOARREGLO ATOMICO
ALEACIONESALEACIONES
IMANESIMANES
TRANSISTORESTRANSISTORES
VIDRIOSVIDRIOS

53. DislocacionesDislocaciones
Son imperfecciones lineales en una red.Son imperfecciones lineales en una red.
Dislocación helicoidal o de tornilloDislocación helicoidal o de tornillo

54. Dislocaciones de bordeDislocaciones de borde

55. Defectos puntualesDefectos puntuales
Son discontinuidades en la red que involucranSon discontinuidades en la red que involucran
uno o varios átomosuno o varios átomos

56. SustitucionalesSustitucionales

57. IntersticialesIntersticiales

58. difracción de rayos Xdifracción de rayos X
Técnica consistente en hacer pasar unTécnica consistente en hacer pasar un
hazhaz dede rayos Xrayos X a través de una través de un cristalcristal de lade la
sustanciasustancia sujeta a estudio. El haz sesujeta a estudio. El haz se
escinde en varias direcciones debido a laescinde en varias direcciones debido a la
simetría de la agrupación desimetría de la agrupación de átomosátomos y,y,
porpor difraccióndifracción, da lugar a un patrón de, da lugar a un patrón de
intensidades que puede interpretarseintensidades que puede interpretarse
según la ubicación de los átomos en elsegún la ubicación de los átomos en el
cristal, aplicando lacristal, aplicando la ley deley de BraggBragg..

60. En este modelo, los electrones de losEn este modelo, los electrones de los
átomos en el cristal dispersan en todasátomos en el cristal dispersan en todas
direcciones a los rayos X que reciben. Losdirecciones a los rayos X que reciben. Los
rayos X dispersados por electrones derayos X dispersados por electrones de
átomos iguales en diferentes módulos, seátomos iguales en diferentes módulos, se
reforzarán uno a otro, y no sereforzarán uno a otro, y no se
autodestruirán, sólo para una dirección deautodestruirán, sólo para una dirección de
dispersión: la de la reflexión especular endispersión: la de la reflexión especular en
la superficie del cristal. Así es, lala superficie del cristal. Así es, la
difracción de rayos X por un cristal sedifracción de rayos X por un cristal se
comporta según una de lascomporta según una de las
características de la reflexión de la luz porcaracterísticas de la reflexión de la luz por
un espejo, a saber, los ángulos deun espejo, a saber, los ángulos de
incidencia y de reflexión son igualesincidencia y de reflexión son iguales

62. Próxima semanaPróxima semana
Producción de los metales Fusión,Producción de los metales Fusión,
solidificación y colado; Alto Horno y sussolidificación y colado; Alto Horno y sus
reacciones Aceria, colada lingote, coladareacciones Aceria, colada lingote, colada
continua, laminado en caliente y en frío.continua, laminado en caliente y en frío.
ASKELAND. C 12
WILLIAM SMITH C 4 y 5
PAT MANGONONC 7
http://es.wikipedia.org/wiki/Siderurgia