vidrio,cristal

1. Estructura Atómica La estructura atómica es de gran importancia ya que los átomos son la unidad estructural básica de todos los materiales en ingeniería. A lo largo de la historia se han creado varios modelos atómicos entre los que está: Modelo Kelvin-Thomson Modelo de Rutheford Modelo Bohr

2. Modelo de Kelvin-Thomson En 1902, Sir Joseph John Thomson y Lord William Thomson Kelvin elaboran el primer modelo atómico. En él tuvieron en cuenta la existencia de los electrones Según este modelo, la mayor parte de la masa de los átomos estaría constituida por una gran esfera positiva dentro de la cual estarían insertos los electrones (a este modelo y a propuesta del hijo de Thomson, se lo conoce también como el modelo del budín de pasas). El átomo propuesto tendría una carga total nula y los electrones se distribuirían dentro de la esfera positiva de modo de minimizar las repulsiones entre ellos.

3. Modelo de Rutherford Rutherford elabora un nuevo modelo atómico según el cual el átomo estaría formado por una carga positiva muy concentrada en un volumen muy pequeño (núcleo) y electrones que se mueven alrededor del núcleo; los electrones se mantienen en las cercanías del núcleo debido a la atracción electrostática ejercida por el núcleo. Dicho núcleo concentraría además la mayor parte de la masa del átomo. Al modelo de Rutherford se lo conoce también como "Modelo Planetario" debido a su semejanza con sistemas planetarios tales como el sistema solar.

4. Modelo de Bohr Protones Neutrones Electrones Núcleo ATOMO Niveles de energía (orbitales) El átomo está formado por una parte central llamada núcleo y una nube extranuclear que prácticamente abarca todo el volúmen atómico. El núcleo que concentra casi toda la masa del átomo, está formado fundamentalmente por dos clases de partículas: protones con carga positiva y neutrones sin carga. La parte extranuclear del átomo está formada por los electrones de cargas negativas cuyo valor absoluto es el mismo que el de los protones.

5. Enlace Químico Durante un enlace químico, los átomos en estado enlazado se encuentran en condiciones energéticas mas estables. Los enlaces químicos entre átomos se pueden dividir en 2 grupos: Primarios o Fuertes: se desarrollan grandes fuerzas interatómicas. Secundarios o Débiles: se desarrollan fuerzas débiles

6. Enlaces Primarios Iónico Covalente Metálico Enlace Iónico Es un tipo de enlace que resulta de la atracción electrostática entre iones con cargas opuestas. Se puede formar entre elementos altamente electropositivos (metálicos) y elementos altamente electronegativos (no metálicos). En el proceso, se transfieren electrones desde los átomos del elemento electropositivo, a los átomos del elemento electronegativo. Se producen cationes, cargados positivamente, y aniones cargados negativamente. Ej: NaCl

7. Enlace Covalente: Este enlace se presenta entre átomos con pequeñas diferencias de electronegatividad y próximos en la tabla periódica. Se caracteriza porque los átomos generalmente comparten sus electrones mas externos. En un enlace de este tipo cada uno de los átomos contribuye con un electrón para formar el par. Enlace Metálico: Este tipo de enlace se realiza o se presenta como su nombre lo indica en los metales sólidos, sólo se da entre átomos metálicos. Los electrones de valencia más externos de los átomos son compartidos por muchos átomos circundantes.

8. Estructura cristalina ESTRUCTURA CRISTALINA: es la ordenación tridimensional, periódica y simétrica de los átomos, iones o moléculas que constituyen un mineral; y esta disposición de átomos , iones o moléculas, unido a la fuerza de enlace entre ellos, me determinará la estructura física de los materiales en Ingeniería. Cuando un sólido posee Estructura Cristalina es referido como sólido cristalino o material cristalino: metales, aleaciones y algunos materiales cerámicos. La disposición atómica de los sólidos cristalinos se puede representar mediante una Red Espacial o cristalina, en la cual es una disposición de puntos tridimensionales infinitas.

9. Red Espacial o Retículo Espacial Cada red espacial se puede describir, especificando la disposición de los átomos en una celdilla unidad, la cual como se puede observar es repetitiva en una red espacial determinada. Celdilla Unidad El tamaño y la forma se describe a través de 3 vectores axiales a, b, y c; y 3 ángulos axiales alfa, beta y gamma. Dichos vectores y ángulos se denominan constantes reticulares de la celdilla. c b a

10. SISTEMAS CRISTALINOS Pueden existir diferentes tipos de celdillas cristalinas dependiendo de las dimensiones de sus constantes reticulares pero se han definido 7 sistemas cristalinos que describen todas las posibles redes: Sencillo centrado en el cuerpo centrado en las caras CUBICO Ejes iguales a=b=c ángulos iguales = 90º Sencillo centrado en el cuerpo Ejes a=b=c ángulos = 90º TETRAGONAL

13. Hexagonal Monoclínico Triclínico

14. Constantes Reticulares Celdilla Unidad SECUENCIA Red Cristalina Sistema Cristalino

15. Polimorfismo o Alotropía Es un fenómeno por el cual muchos elementos y compuestos existen en más de una estructura cristalina bajo diferentes condiciones de temperatura y presión. Un ejemplo de este fenómeno es el hierro. Este es capaz de cristalizar bajo elevadas temperaturas ( 0 - 1539 ºC ) en BCC y FCC. Hierro Líquido 1539 Hierro Delta (BCC) 1394 Hierro Gamma (FCC) 912 Temperatura ºC Hierro Alfa (BCC) -273

17. Defectos lineales o de una dimensión llamados dislocaciones.

18. Defectos de dos dimensionesExisten también defectos macroscópicos como fisuras, poros e inclu- siones extrañas.

19. Defectos Puntuales (vacantes) Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal,a consecuencia de la movilidad de los átomos. Son las imperfecciones mas comunes en los cristales, se da hasta una por cada 10000 àtomos. Las vacantes pueden trasladarse cambiando su posición con sus vecinos.

20. Defectos puntuales ( Insterticial) Algunas veces un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red, introduciendo grandes distorsiones en los alrededores, puesto que normalmente el átomo es más grande que la posición intersticial en la que se sitúa.

21. Defectos puntuales ( sustitucional) Ocurre cuando un àtomo es reemplazado por otro diferente, el átomo sustituyente puede ser más grande que el àtomo original o mas pequeño. En el primer caso los átomos de alrededor estarán a compresión y en el segundo caso estarán a tensión. Este defecto puede presentarse como una adición deliberada de un elemento aleante o una impureza.

22. Defectos puntuales ( especiales) Defecto Frenkel: es un imperfección combinada vacancia- intersticial, ocurre cuando un ion salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial dejando entonces una vacancia. Defecto Schottky: es un par de vacancias en un material con enlaces iónicos, para mantener la neutralidad deben perderse de la red tanto un anión como un catión. + -