Materiales puros, estructuras cristalinas y sus consecuencias en las

Materiales puros
Son aquellos que están tal y como son en la naturaleza sin sufrir ningún cambio o
alteración.
Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de diferentes
maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra.
Estos materiales se clasifican en metálicos y no metálicos.
Metálico: ferrosos y no ferrosos.
No metálicos: orgánicos e inorgánicos.
Los metales ferrosos su principal componente es el fierro, sus principal característica
es la resistencia la tensión y dureza, y su principal desventaja es la corrosión.
Metales no ferrosos tienen menos resistencia a la tensión y dureza, sin embargo su
resistencia a la corrosión es superior, estos son el aluminio, cobre, magnesio, níquel,
plomo, titanio y zinc.
Materiales no metálicos:
Orgánicos: son considerados así cuando contienen células de vegetales o animales.
Materiales de origen inorgánicos: son todos aquellos que no proceden de células
animales o vegetales o relacionadas con el carbón, por ejemplo el cemento, la
cerámica, el vidrio o el grafito.
Estructura de los materiales puros:
Los metales, cuando están en su estado sólido, sus átomos se alinean de manera
regular en forma de mallas tridimensionales. Estas mallas pueden ser reconocidas
fácilmente por sus propiedades químicas, físicas o por medio de los rayos x. cuando un
material cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un
material polimorfo o alotrópico.
Cada tipo de malla en los metales da diferentes propiedades, no obstante que se trata
del mismo material, así por ejemplo en el caso del hierro aleado con el carbono, se
pueden encontrar tres diferentes tipos de mallas: la malla cúbica de cuerpo centrado,
la malla cúbica de cara centrada y la malla hexagonal compacta.
Los materiales metálicos tienden a ordenarse de forma más compacta, concretamente
de 3 maneras:
Cúbica centrada en el interior: es la estructura que tiene el hierro a temperatura
ambiente, se conoce como hierro alfa. Tiene átomos en cada uno de los vértices del
cubo que integra a su estructura y un átomo en el centro. También se encuentran con
esta estructura el cromo, el molibdeno y el tungsteno.
Cúbica centrada en las caras: esta estructura pertenece hierro cuando su
temperatura se eleva a aproximadamente a 910ºc, se conoce como hierro gamma.
Tiene átomos en los vértices y en cada una de sus caras, su cambio es notado además
de por los rayos x por la modificación de sus propiedades eléctricas, por la absorción
de calor y por las distancias intermoleculares. A temperatura elevada el aluminio, la
plata, el cobre, el oro, el níquel, el plomo y el platino son algunos de los metales que
tienen esta estructura de malla.
Hexagonal compacta: la malla hexagonal compacta se encuentra en metales como el
berilio, cadmio, magnesio, y titanio. es una estructura que no permite la maleabilidad y
la ductilidad, es frágil .
Otra de las características de los metales que influye notablemente en sus
propiedades es el tamaño de grano, el cual depende de la velocidad de enfriamiento en
la solidificación del metal, la extensión y la naturaleza del calentamiento que sufrió el
metal al ser calentado.
Grano de las estructuras metálicas: cuando un metal en su estado líquido se enfría sus
cristales se van solidificando formando estructuras dendríticas, las que crecen
uniformes hasta que se encuentran con otra estructura que también ha estado
creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructuras se forman los límites de
los granos de los materiales.
Entre más lento el enfriamiento de un material, mayor uniformidad en el crecimiento
de los granos, o sea estos serán de menor tamaño. Un material con granos pequeños
será más duro que un con granos grandes, debido a que los granos grandes tienden a
fracturarse y deslizarse uno sobre el otro, lo que no sucede con los granos pequeños.
Propiedades de los materiales puros
- Densidad: relación entre la masa del volumen de un cuerpo y la masa del mismo
volumen de agua.
- Estado físico: todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el hg (mercurio).
Brillo: reflejan la luz.
Maleabilidad: capacidad de lo metales de hacerse láminas.
Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos.
Tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción.
Conductividad: son buenos conductores de electricidad y calor
FUENTE:
http://www.slideshare.net/guest7ff3cc/materiales-puros-1073767
Estructura cristalina
Una estructura cristalina es un arreglo único de átomos en cristal. Una estructura
cristalina se compone de un adorno, un sistema de átomos arreglado de una manera
particular, y de un enrejado. Los adornos están situados sobre los puntos
del enrejado, que es un arsenal de puntos que repiten periódicamente en tres
dimensiones. Los puntos se pueden pensar como formación de los cubos minúsculas
idénticas, llamado las células de la unidad, que llenan el espacio del enrejado. Las
longitudes de los bordes de una célula de la unidad y los ángulos entre ellos se
llaman parámetros del enrejado.
Célula de la unidad
Hay solamente siete sistemas cristalinos posibles ese los átomos pueden embalar
juntos para producir un enrejado de espacio infinito 3D de una manera tal que cada
punto del enrejado tenga un ambiente idéntico a ése alrededor de cada otro punto del
enrejado.
Sistema cristalino Redes de Bravais
triclínico
P
P
C
P
C
P
I
monoclínico
ortorrómbico
tetragonal
P
romboédrico
(trigonal)
P
hexagonal
I
F
P
I
F
cúbico
Muchas de las propiedades de los metales tales como la densidad, dureza, punto de
fusión, conductividad eléctrica y calorífica están relacionadas con la estructura
cristalina y también con el enlace metálico. Sin embargo, ninguna depende tanto de la
estructura cristalina como las propiedades mecánicas tales como la maleabilidad,
ductilidad, resistencia a la tensión, temple y capacidad de hacer aleaciones.
SÓLIDOS AMORFOS
Son todos aquellos sólidos en los cuales sus partículas constituyentes presentan
atracciones lo suficientemente eficaces como para impedir que la sustancia fluya,
resultando una estructura rígida y más o menos dura.
A temperaturas altas los amorfos se transforman en líquidos y sus partículas
constituyentes tienen libertad de movimiento, al disminuir lentamente la temperatura,
la energía cinética de las partículas se va haciendo tan baja que se puede producir un
acomodamiento entre ellas; pero si el enfriamiento se produce rápidamente y por
debajo del punto de fusión (sobre enfriamiento), se origina, como resultado de las
menores vibraciones, una contracción térmica que no permite el ordenamiento de las
partículas aumentando la viscosidad que ya no es posible apreciar flujo y la sustancia
adquiere las características de un sólido: rigidez, dureza, forma y volumen definidos,
etc. Como ejemplos cabe resaltar: el asfalto, ceras, la brea, vidrio y la mayoría de los
polímeros.
Los sólidos cristalinos están constituidos por minúsculos cristales individuales cada
uno con forma geométrica y poseen la característica de que al romperse producen
caras y planos definidos, al igual presentan puntos de fusión definidos. Como ejemplos
podemos destacar: el NaCl, la sacarosa, metales y aleaciones, y también algunos
cerámicos.
PRINCIPALES ESTRUCTURAS CRISTALINAS METÁLICAS
La mayoría de los metales elementales (90%) cristalizan en tres estructuras
cristalinas densamente empaquetadas: cúbica centrada en las caras FCC, hexagonal
compacta HCP y cúbica centrada en el cuerpo BCC debido a que se libera energía a
medida que los átomos se aproximan y se enlazan cada vez más estrechamente entre
sí. Por lo tanto dichas estructuras densamente empaquetadas se encuentran en
disposiciones u ordenamientos de energía cada vez más baja y estable.
FUENTES:
http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Crystal_structure
http://www.angelfire.com/me3/mambuscay/Art5.htm
EQUIPO 2
CARLOS LEREÉ ARCE. carlosleree@hotmail.com
ERICK BALTAZAR PRADO. erick_buffon_1@hotmail.com
IGNACIO AURELIO FLORES SALAS iafsbcs@yahoo.com.mx