Cuestionario 2 y 3

Redes Cristalinas

• Una red cristalina es la disposición tridimensional de átomos en un patrón regular.
• Existen siete sistemas cristalinos: cúbico, tetragonal, ortorrómbico, hexagonal, romboédrico, monoclínico y triclínico.
• Los materiales cerámicos se caracterizan por sus estructuras complejas y alta dureza.
• La Ley de Bragg describe la condición para que haya interferencia constructiva en redes cristalinas, la que se produce cuando los rayos X se difractan en un ángulo específico (ángulo de Bragg).

Difracción de rayos X

• La difracción de rayos X fue descubierta en 1914.
• Los materiales amorfos se caracterizan por su orden aleatorio, pero pueden cristalizarse formando una estructura periódica.
• Los materiales policristalinos se caracterizan por su alta isotropía, lo que significa que tienen propiedades físicas similares en todas las direcciones.

Parámetros de Red Cristalinas

• Los parámetros de red se miden comúnmente en angstroms (Å).
• La mayoría de los metales se caracterizan por tener una red cristalina de tipo cúbica centrada en el cuerpo.
• La notación de Miller es un sistema para nombrar planos y direcciones en cristales.
• La ley de Bragg se puede utilizar para determinar la orientación de los planos atómicos en un monocristal.
• Los metales tienen alta conductividad eléctrica y térmica debido a la presencia de electrones libres.
• Los sólidos covalentes tienen altos puntos de fusión y ebullición debido a los fuertes enlaces entre los átomos.
• El sistema cristalino cúbico tiene tres tipos de celdas de Bravais: cúbica simple, cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras.
• Un parámetro de red "a" en una red cúbica corresponde a la longitud de una arista de la celda unidad.
• Una celda primitiva es la celda unidad de volumen mínimo que rellena el espacio.
• Los policristales con granos orientados al azar son isotrópicos en propiedades macroscópicas.
• Los polímeros cristalinos a menudo adoptan una estructura hexagonal.
• El método de difracción de Laue utiliza rayos X para determinar la estructura cristalina de un material.
• Una base de una red cristalina es un conjunto de átomos o iones asociados a cada punto de red.
• La estructura cúbica es común en algunos polímeros cristalinos.

Otros conceptos

• Una familia de direcciones en una red cúbica indica todas las direcciones equivalentes.
• La difracción de rayos X permite determinar la estructura cristalina de los materiales.
• Los átomos en una red cúbica centrada en el cuerpo ocupan los vértices y el centro del cuerpo.
• Los materiales cerámicos suelen tener una estructura hexagonal.
• La difracción de rayos X se utiliza para determinar el ángulo de Bragg, que satisface la condición de interferencia constructiva.
• La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su estructura.

Difracción de rayos X

• El resultado típico de un análisis por difracción de rayos X es un difractograma.

• La difracción de rayos X consiste en la reemisión de radiación en direcciones específicas al interactuar con la estructura cristalina.

• La Ley de Bragg se utiliza para determinar la distancia interplanar en cristales, lo que permite caracterizar la estructura.

Redes cristalinas

• El empacamiento en redes cristalinas metálicas se define por la forma en que se apilan los átomos.

• Los sólidos amorfos carecen de orden de largo alcance, mientras que los sólidos cristalinos tienen una estructura interna ordenada y repetitiva.

• La anisotropía en un material cristalino implica que las propiedades varían según la dirección.

• Los compuestos iónicos se caracterizan por su alta dureza y su elevado punto de fusión.

Tipos de celdas unidad

• La celda unidad cúbica se define por tener todos los lados iguales y ángulos rectos.

• El sistema hexagonal tiene un tipo de red de Bravais, y su celda unidad tiene forma de prisma.

• La estructura cristalina BCC (cúbica centrada en el cuerpo) tiene átomos en los vértices y el centro del cuerpo.

• La estructura cristalina FCC (cúbica centrada en las caras) tiene átomos en los vértices y el centro de las caras.

Propiedades de los materiales cristalinos

• Los materiales con estructura FCC tienen alta ductilidad debido a la alta cantidad de planos de deslizamiento.

• Los materiales con estructura BCC tienen alta resistencia a la deformación debido a su alta densidad de empaquetamiento.

• Los materiales con estructura HCP (hexagonal compacta) tienen un empaquetamiento más compacto que las estructuras FCC y BCC.

• Los materiales cristalinos con sistema cúbico son isótropos y su densidad es relativamente alta.

Otros detalles importantes

• Los índices de Miller identifican planos y direcciones en cristales.
• La densidad de empaquetamiento en una red cristalina se define por la cantidad de espacio vacío en la celda unidad.
• La red de Bravais describe las configuraciones de celdas unidad en diferentes sistemas cristalinos.
• La notación "[]" en una red cristalina representa una familia de direcciones cristalográficamente equivalentes.
• Los solidos metálicos tienen alta conductividad térmica y eléctrica, y se caracterizan por tener redes de Bravais.
• Los solidos cerámicos tienen enlaces iónicos y covalentes, lo que les da alta dureza.

Métodos de estudio de la estructura cristalina

• La difracción de rayos X es un método común para estudiar la estructura cristalina de los materiales.

Propiedades de los materiales iónicos

• Los materiales iónicos, como la sal de mesa (NaCl), son conocidos por su alta resistencia a la compresión.

Estructura HCP (Hexagonal Compacta)

• La estructura HCP es común en el magnesio.

Celda unidad

• La celda unidad es la unidad básica y repetitiva que conforma una red cristalina.

Sistemas cristalinos

• El sistema triclínico es el menos simétrico de los siete sistemas cristalinos.

Direcciones preferenciales en una red cristalina

• Las direcciones preferenciales en una red cristalina se definen como las direcciones donde los átomos se repiten de forma específica.

Isotropía e Anisotropía

• Un material isotrópico presenta propiedades iguales en todas las direcciones.
• Un material anisótropo tiene propiedades que varían según la dirección en la que se midan.

Enlaces de Van der Waals

• Los enlaces de Van der Waals son comunes en sólidos moleculares.

Ecuación de Bragg

• La ecuación de Bragg describe la condición para la reflexión de rayos X en un cristal, relacionando el ángulo de difracción, la longitud de onda de los rayos X y la distancia interplanar del cristal.

Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)

• El cobre es un ejemplo de material con estructura FCC.

Caracterización de la orientación de cristales individuales

• Un difractómetro de rayos X se utiliza habitualmente para determinar la orientación de cristales individuales.

Difractograma de una muestra policristalina

• En un difractograma de una muestra policristalina, aparecen reflejos de diferentes orientaciones, debido a la variedad de orientaciones de los cristales en la muestra.

Índice de difracción

• El índice de difracción de un cristal depende de la longitud de onda de la radiación utilizada.

Hierro alfa

• El hierro alfa es un material con estructura cúbica centrada en el cuerpo.

Espectroscopia infrarroja

• La espectroscopia infrarroja no se utiliza para la caracterización cristalina

La estructura más densa

• La estructura cúbica centrada en las caras (FCC) es la más densa de las estructuras cristalinas.

Familia de planos

• Una familia de planos en una red cristalina está formada por planos cristalográficos equivalentes, es decir, planos con la misma orientación atómica.

Densidad de empaquetamiento

• La densidad de empaquetamiento describe la distribución de los átomos en la celda unidad.

Factor de estructura

• El factor de estructura describe la intensidad de la difracción en función de la disposición de los átomos en la celda unidad.

Polímeros semicristalinos

• El enlace covalente es el principal tipo de enlace en polímeros semicristalinos.

Difracción de rayos X en materiales

• Los materiales amorfos no difractan rayos X.

Empaquetamiento hexagonal compacto (HCP)

• Cada átomo en una estructura HCP tiene 12 vecinos más cercanos.

Sistemas cristalinos

• Un material con a=b≠ca = b \neq ca=b=c y α=β=γ=90∘\alpha = \beta = \gamma = 90^\circα=β=γ=90∘ tiene una estructura tetragonal.

Enlaces metálicos

• El enlace metálico es el principal tipo de unión en los metales.

Sólidos moleculares

• Los sólidos moleculares se caracterizan por enlaces débiles de Van der Waals entre las moléculas.

Difracción de rayos X en metales

• Los metales difractan rayos X porque poseen una estructura cristalina ordenada.

Ley de Bragg

• La ley de Bragg determina el ángulo de difracción y la longitud de onda para la interferencia constructiva de rayos X en un cristal.

Red de Bravais

• La red de Bravais cúbica centrada en el cuerpo es común en los metales.

Estructura FCC

• La estructura cúbica centrada en las caras (FCC) suele ser dúctil y se utiliza en muchos metales.

Enlaces en materiales cerámicos

• Los materiales cerámicos se caracterizan por enlaces covalentes e iónicos.

Índices de Laue

• Los índices de Laue identifican las direcciones cristalográficas en una red cristalina.

Densidad en un cristal

• La densidad de un cristal depende de la disposición y tipo de átomos en la celda unidad.

Materiales con estructura FCC

• El níquel es un ejemplo de material con estructura FCC

Sólidos iónicos

• Los sólidos iónicos, como el cloruro de sodio (sal común), son caracterizados por alta rigidez y dureza.

Celda unidad primitiva

• La celda unidad primitiva es la celda de menor volumen que puede reproducir la red cristalina.

Los sistemas cristalinos

• Existen 7 sistemas cristalinos.

Simetría y propiedades

• A medida que aumenta la simetría de una estructura cristalina, el material tiende a ser isotrópico.

Difracción de rayos X

• La difracción de rayos X se produce en materiales con una estructura ordenada con periodicidad atómica, como los cristales.

Estructura de los sólidos amorfos

• Los sólidos amorfos tienen una estructura desordenada, sin un patrón periódico a largo alcance.

Cristales vs amorfos

• La principal diferencia entre materiales cristalinos y amorfos es que los cristalinos tienen orden de largo alcance.

Estructura del cuarzo

• El cuarzo tiene una estructura cristalina con enlaces covalentes.