contiene toda la información sobre el tema de cristalinos, enfocada en la materia de estudio de los materiales la información es 100% confiable espero que les agrade

1. UNIVERSIDADAUTÓNOMA
DEL ESTADO DE HIDALGO
INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA
INGENIERÍA INDUSTRIAL
ESTUDIO DE MATERIALES
3° “3”
Unidad I “Propiedades de los Materiales”
ALARCON GUTIERREZ VICTOR EDWIN
ALCALA ZUÑIGA JOSE CARLOS
BAUTISTA JIMENEZ BRAYAN ARISTEO
ORTIZ REYES ARIYAIR

2. Unidad I “Propiedades de los
Materiales”

3. Objetivo.
Analizar las características de los materiales metálicos, así como las
propiedades, físicas y mecánicas a través de la relación tripartita para
su uso adecuado en diversos procesos industriales.

4. Contenido.
1. fundamentos.
1.1 Estructura atómica y enlaces.
1.1.1Enlaces.
1.1.1.1Enlace iónico.
1.1.1.1.1NÚMERO DE COORDINACIÓN.
1.1.1.2 ENLACE COVALENTE.
1.1.1.3 ENLACE METÁLICO.
1.1.1.4 ENLACE SECUNDARIO O DE VAN DER WAALS.
1.2 Estructura cristalina.
1.2.1 SIETE SISTEMAS Y CATORCE REDES.

5. 1.2.1.1 los siete sistemas cristalinos.
1.2.1.2 las 14 redes de Bravais.
1.2.2 PRINCIPALES ESTRUCTURAS CRISTALINAS METÁLICAS.
1.3 Defectos de las estructuras cristalinas.
1.3.1 DEFECTOS LINEALES, O DISLOCACIONES: IMPERFECCIONES
UNIDIMENSIONALES
1.3.2 DEFECTOS DE SUPERFICIE: IMPERFECCIONES
BIDIMENSIONALES
Contenido.

6. 1. fundamentos.
¿Qué son las propiedades de los materiales?
Propiedades de los materiales: son el conjunto de características que
hacen que el material se comporte de una manera determinada ante
estímulos externos como la luz, el calor, las fuerzas, etc.

7. 1.1 Estructura atómica y enlaces.
Para comprender el enlace atómico es preciso conocer previamente la
estructura interna de los átomos individuales. Para ello es suficiente emplear
un modelo planetario de la estructura atómica, en el que el átomo está
constituido por una serie de electrones orbitando alrededor de un núcleo.

8. Como base para la identificación química de un
determinado átomo, tan sólo será necesario
considerar el número de protones y neutrones
existentes en el núcleo.
En la Figura 2.1 se representa el modelo planetario
para un átomo de carbono. La ilustración es
meramente un esquema y no está a escala. En
realidad el núcleo es mucho más pequeño, aun
cuando contiene casi toda la masa del átomo. Cada
protón o neutrón tiene una masa de aproximadamente
𝟏. 𝟔𝟔 𝒙 𝟏𝟎−𝟐𝟒g. Este valor se conoce como unidad de
masa atómica (urna).

9. El número de protones que existen en el núcleo se conoce como número
atómico del elemento. La bien conocida periodicidad de los elementos
químicos está basada en este sistema de números atómicos y masas atómicas
elementales, ordenados en grupos químicamente semejantes (columnas
verticales) en una tabla periódica.
Tabla periódica de los elementos

10. Los electrones se hallan agrupados en determinadas
posiciones orbitales, fijas, alrededor del núcleo. Además, cada
radio orbital está caracterizado por un nivel de energía, una
energía de enlace fija entre el electrón y su núcleo. En la Figura
se presenta un diagrama de niveles de energía para los
electrones en el caso del átomo de 𝐶12

11. 1.1.1Enlaces.
Los enlaces químicos, son las fuerzas que mantienen unidos a los
átomos.
El enlace entre átomos adyacentes es un proceso fundamentalmente
electrónico.
Los fuertes enlaces primarios se forman cuando los orbitales externos
se transfieren o se comparten entre los átomos.
Los enlaces secundarios, más débiles, se forman como resultado de
una atracción menos intensa entre las cargas positivas y negativas

12. 1.1.1.1Enlace iónico.
El enlace iónico es el resultado de una transferencia
de electrones desde un átomo a otro.
En la Figura se muestra un enlace iónico entre el
sodio y el cloro. La transferencia de un electrón desde
el sodio se ve favorecida por el hecho de producir una
configuración electrónica más estable.
Las especies con una carga eléctrica (Na+ y Cl- ) se
denominan iones, razón por la que este enlace se
conoce como enlace iónico. El ion positivo (Na+) se
llama catión, y el ion negativo (Cl- ) se denomina
anión.

13. 1.1.1.1.1NÚMERO DE COORDINACIÓN.
En los compuestos iónicos, el índice de coordinación del ion de menor tamaño
puede calcularse de forma sistemática considerando el mayor número de
iones de mayor tamaño (con carga opuesta) que pueden estar en contacto, o
coordinados, con dicho ion de menor tamaño.
El número de coordinación depende directamente de los tamaños relativos de
los dos iones de carga opuesta.
Este tamaño relativo se caracteriza a través de la relación entre radios (r/R),
donde r es el radio del ion de menor tamaño y R es el radio del ion de mayor
tamaño.

14. 1.1.1.2 ENLACE COVALENTE.
• El enlace covalente es altamente direccional.
• El nombre covalente procede de la compartición de los
electrones de valencia entre dos átomos adyacentes.
• En la Figura está ilustrado el enlace covalente en una
molécula de gas cloro.

15. 1.1.1.3 ENLACE METÁLICO.
En el tercer tipo de enlace primario, el enlace metálico, existe una distribución
compartida de electrones y es no direccional. En este caso, se dice que los
electrones de valencia son electrones deslocalizados, esto es, que la
probabilidad de que estén asociados a uno cualquiera de un gran número de
átomos adyacentes es la misma.
En los metales típicos, esta deslocalización está asociada a todo el material, lo
que da lugar a una nube, o gas, de electrones (Figura 2.20). Este «gas» móvil
es la base de la alta conductividad eléctrica de los metales.

17. 1.1.1.4 ENLACE SECUNDARIO O DE VAN DER WAALS.
• Los enlaces de van der Waals son el enlace más débil, pero son unos gases
increíblemente importantes, que son enfriados a temperaturas bajas. Estos
enlaces son creados por pequeñas cargas de electrones positivos y
negativos que producen una carga débil.
• Los enlaces de van der Waals se anulan por la energía térmica,
causándoles una disfunción.

18. 1.2 Estructura cristalina.
Los sólidos pueden clasificarse en dos amplias categorías: cristalinos y
amorfos.
Los sólidos cristalinos, debido a la estructura ordenada de sus átomos,
moléculas o iones tienen formas bien definidas. Los metales son cristalinos y
están compuestos por cristales o granos bien definidos. Los granos son
pequeños y no son observables claramente dada la naturaleza opaca de los
metales.
En los minerales, principalmente de naturaleza translúcida a transparente, las
formas cristalinas bien definidas se pueden observar con claridad.

19. Las siguientes imágenes muestran la naturaleza cristalina de los minerales
como a) celestita (SrSO4) de color azul celeste, b) pirita (FeS2), también
llamada el “oro de los tontos” por su color amarillo dorado, c) amatista (SiO2),
una variedad púrpura del cuarzo y d) halita (NaCl), mejor conocida como sal
de roca.
a) b) c) d)

20. 1.2.1 SIETE SISTEMAS Y CATORCE REDES.
La principal característica de la estructura cristalina es que es regular y
repetitiva. Esta repetitividad resulta evidente a partir del estudio de un modelo
típico del ordenamiento cristalino de los átomos

21. • En realidad cualquier estructura cristalina puede describirse como un
modelo formado a base de repetir varias unidades estructurales (Figura 3.1).
En la práctica, por lo general se escoge la estructura más sencilla como unidad
estructural representativa, denominada celda unidad.

22. • Todas las estructuras posibles se reducen a un pequeño número de
geometrías de la celda unidad básica, lo que se demuestra de dos formas.
• Primero, sólo existen siete celdas unidad únicas que pueden disponerse de
manera que rellenen completamente el espacio tridimensional. Son los siete
sistemas cristalinos

23. 1.2.1.1 los siete sistemas cristalinos.

24. 1.2.1.2 las 14 redes de Bravais.
Segundo, hay que considerar cómo pueden agruparse los átomos (vistos
como esferas rígidas) dentro de una celda unidad. Para hacer esto de una
forma general, se comenzará considerando los puntos reticulares, puntos
teóricos dispuestos periódicamente en el espacio tridimensional, en lugar de
átomos reales o esferas. De nuevo, existe un número limitado de
posibilidades, conocidas como las 14 redes de Bravais

25. las 14 redes de Bravais

26. 1.2.2 PRINCIPALES ESTRUCTURAS CRISTALINAS
METÁLICAS.
La mayoría de los metales puros (aproximadamente 90%) cristalizan al
solidificar en tres estructuras cristalinas compactas: cúbica centrada en el
cuerpo ( BBC ) (figura 3 . 3a), cúbica centrada en las caras ( FCC ) (figura 3 .
3b) y hexagonal compacta ( HCP ) (figura 3 . 3c).
Figura 3.3

27. • La mayoría de los metales cristalizan en estas estructuras empacadas
densamente porque la energía disminuye a medida que los átomos se
acercan y se enlazan entre sí. De este modo, las estructuras más
compactas corresponden a ordenamientos de niveles energéticos
menores y más estables.

28. 1.3 Defectos de las estructuras cristalinas.
En los materiales reales existen defectos estructurales con independencia de
las impurezas químicas. Las imperfecciones asociadas a los puntos reticulares
cristalinos se denominan defectos puntuales.
Los tipos de defectos puntuales comunes en los sólidos elementales: (1) Una
vacante es simplemente una posición atómica desocupada en la estructura
cristalina. (2) Un átomo intersticial es un átomo situado en un hueco o
intersticio que normalmente no está ocupado por un átomo en la estructura
cristalina perfecta, o un átomo extra insertado en la estructura perfecta del
cristal de tal forma que dos átomos ocupan posiciones cercanas a una única
posición atómica de la estructura ideal.

30. • El defecto de Schottky consiste en un par vacantes de iones de carga
opuesta. Es necesaria la ausencia del par para mantener localmente
la neutralidad de carga dentro de la estructura cristalina del
compuesto.
• El defecto de Frenkel es una combinación vacante-intersticial. La
mayoría de las estructuras cristalinas de compuestos son demasiado
«cerradas» para permitir la formación de un defecto de Frenkel

32. 1.3.1 DEFECTOS LINEALES, O DISLOCACIONES: IMPERFECCIONES
UNIDIMENSIONALES
Los defectos lineales, que son unidimensionales, están asociados
principalmente con la deformación mecánica. Los defectos lineales
también se conocen como dislocaciones.
El defecto lineal suele designarse mediante una «T invertida» ( ), que
representa el borde de un semiplano extra de átomos. Esta
configuración conduce por sí misma a una designación cuantitativa
sencilla, el vector de Burgers
T

35. • Otro caso es la dislocación de borde, el vector de Burgers es
perpendicular a la línea de dislocación. Las dislocaciones de borde y
helicoidales pueden considerarse como los extremos puros de los
tipos de defectos lineales.

37. • La dislocación mixta tiene el doble carácter de borde y helicoidal. El
vector de Burgers de la dislocación mixta no es ni perpendicular ni
paralelo a la línea de dislocación, pero mantiene una orientación fija
en el espacio, que es compatible con las definiciones previas en las
zonas de dislocación de borde y de dislocación helicoidal.

38. 1.3.2 DEFECTOS DE SUPERFICIE: IMPERFECCIONES BIDIMENSIONALES
Los defectos puntuales y los defectos lineales son una muestra de que
los materiales cristalinos no pueden estar libres de imperfecciones.
Estas imperfecciones existen en el interior de cada material.
Existen varios tipos de defectos de superficie, que se describirán
brevemente, comenzando con el más sencillo geométricamente.

39. • Macla, que separa dos regiones cristalinas que son, estructuralmente,
imagen especular una de otra. Esta discontinuidad en la estructura,
altamente simétrica, puede producirse por deformación.

41. El defecto de superficie más importante que se considerará tiene lugar
en los bordes de grano, la zona entre dos cristales, o granos,
adyacentes. En la mayoría de los defectos de superficie comunes, los
granos que comparten un borde o frontera tienen distintas orientaciones.
En la industria electrónica, la mayoría de los materiales para ingeniería
utilizados en la práctica son policristalinos en lugar de estar constituidos
por un único cristal

42. Silicio