ESTRUCTURA CRISTALINA - ESTRUCTURA DE LOS METALES - BIEN EXPLICADO!!!!

Soldadura&Tecnología

23 Mar 201512:36

Summary

TLDREste vídeo explica las estructuras cristalinas y amorfas de sólidos. Se destacan las diferencias entre ambos, con énfasis en los cristalinos que presentan un ordenamiento repetitivo de átomos. Se describen los 14 tipos de celdas unitarias y 7 sistemas cristalinos, analizando propiedades como el número de átomos por celda, relación entre radio atómico y longitud de la celda, y factor de empaquetamiento. También se mencionan ejemplos de metales con estructuras BCC y FCC, así como el polimorfismo y materiales como el carbono y el grafeno.

Takeaways

🔬 Los sólidos cristalinos son aquellos que presentan un ordenamiento repetitivo y constante de átomos a lo largo del material.
🌐 La celda unitaria es una pequeña porción de la estructura cristalina que contiene el patrón de ordenamiento y se repite en todo el material.
📐 Existen catorce tipos diferentes de celdas unitarias agrupadas en siete sistemas cristalinos: cúbicos, extra gonal, ortodrómico, hexagonal, monoclínico y triclínico.
🔢 El número de átomos por celda unitaria varía según el tipo de estructura cristalina, como en las estructuras BCC y FCC.
📏 La relación entre el radio atómico y la longitud de los lados de la celda unitaria es crucial para entender la estructura de los cristales.
🤝 El número de coordinaciones, es decir, cuántos átomos rodean a un átomo en particular, también es una propiedad importante de las estructuras cristalinas.
📦 El factor de empaquetamiento atómico mide el espacio de la celda unitaria que es ocupada por átomos.
📊 La densidad teórica se relaciona con la masa de un cuerpo respecto a su volumen, basándose en la celda unitaria y sus propiedades.
🛠️ Algunos metales como el hierro y el carbono muestran polimorfismo, es decir, pueden adoptar diferentes estructuras cristalinas bajo diferentes condiciones de presión y temperatura.
📈 El grafeno es un nanomaterial descrito en 2004 que consiste en una capa de átomos de carbono empaquetados en una red cristalina de un átomo de grosor, siendo altamente resistente y flexible.

Q & A

¿Qué es un sólido amorfo?
-Los sólidos amorfos son aquellos que no presentan un ordenamiento en su estructura, es decir, no tienen un patrón repetitivo y constante a lo largo del material.
¿Cuál es la diferencia entre un sólido cristalino y un sólido amorfo?
-Los sólidos cristalinos están formados por átomos ordenados de acuerdo a un patrón repetitivo y constante, mientras que los sólidos amorfos carecen de este ordenamiento.
¿Qué es una celda unitaria en una estructura cristalina?
-La celda unitaria es una pequeña porción de la estructura cristalina que contiene el patrón de ordenamiento repetitivo del material.
¿Cuál es la importancia de las catorce tipos de celdas unitarias en cristalografía?
-Las catorce tipos de celdas unitarias están agrupadas en siete sistemas cristalinos y son fundamentales para describir y entender la estructura de los materiales sólidos.
¿Qué sistemas cristalinos existen y cuáles son sus características?
-Los siete sistemas cristalinos son: cúbico, tetragonal, ortogonal, hexagonal, monoclínico, triclínico y triclínico. Cada uno presenta redes o celdas unitarias con características únicas.
¿Qué es la relación entre el radio atómico y la longitud de los lados de la celda unitaria en una estructura BCC?
-En una estructura BCC, la relación entre el radio atómico (r) y la longitud de los lados de la celda unitaria (a) es dada por a = 4r/√3.
¿Cuál es el número de átomos por celda unitaria en una estructura BCC?
-En una estructura BCC, hay 2 átomos por celda unitaria.
¿Qué es el factor de empaquetamiento atómico y cómo se calcula?
-El factor de empaquetamiento atómico es la fracción del espacio de la celda unitaria que es ocupada por átomos. Se calcula como el volumen de los átomos dividido por el volumen de la celda unitaria.
¿Cuál es la densidad teórica de una estructura FCC?
-La densidad teórica de una estructura FCC es del 74%, lo que significa que el 74% del espacio de la celda unitaria está ocupado por átomos.
¿Qué es el polimorfismo y cómo afecta a los materiales?
-El polimorfismo es la capacidad de un material de adoptar diferentes estructuras cristalinas dependiendo de la presión y la temperatura. Esto puede cambiar las propiedades físicas y químicas del material.
¿Cómo es la relación entre el grafeno y el carbono?
-El grafeno es un nanomaterial formado por una capa de átomos de carbono empaquetados en una red cristalina de hexágonos. Es altamente resistente y flexible, y puede actuar como conductor y semiconductor.

Outlines

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🔬 Introducción a las estructuras cristalinas

Este primer párrafo introduce el tema de las estructuras cristalinas, diferenciando entre sólidos cristalinos y amorfos. Se explica que los cristalinos están formados por átomos ordenados siguiendo un patrón repetitivo, mientras que los amorfos no presentan ordenamiento. Se menciona el cuarzo y el vidrio como ejemplos de sólidos amorfos, y se enfatiza la importancia de las estructuras cristalinas en la que los átomos están organizados en una red repetitiva. Además, se presenta la idea de la celda unitaria, esencial para entender la estructura de los cristales, y se describen los siete sistemas cristalinos y las redes de Bravais que caracterizan estas estructuras.

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📐 Propiedades de las celdas unitarias

En este segundo párrafo se profundiza en las propiedades de las celdas unitarias, como el número de átomos por celda unitaria y la relación entre el radio atómico y la longitud de los lados de la celda. Se explica cómo calcular el número de átomos en una celda unitaria para estructuras como la BCC y la FCC, y se introduce la relación entre el radio atómico y la longitud de los lados de la celda para estructuras como la BCC y la FCC. También se discute el número de coordinaciones, que es el número de átomos que rodean a un átomo en particular, y el factor de empaquetamiento atómico, que mide el espacio de la celda unitaria ocupada por átomos. Se presentan ejemplos de metales con estructuras BCC y FCC y se menciona la densidad teórica como una propiedad importante de las estructuras cristalinas.

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🔄 Polimorfismo y estructuras cristalinas

El tercer párrafo explora el polimorfismo en las estructuras cristalinas, que se refiere a la capacidad de un material de adoptar diferentes estructuras cristalinas bajo diferentes condiciones de presión y temperatura. Se da como ejemplo el hierro, que cambia su estructura cristalina a medida que su temperatura varía. También se menciona el carbono, que puede transformarse del grafito a diamante bajo alta presión, y se introducen otras formas de carbono como el fullereno y el grafeno. El grafeno, en particular, es destacado por sus propiedades únicas, como ser un conductor y semiconductor, y por su resistencia y flexibilidad, superando a la del acero.

Mindmap

Keywords

💡Estructuras cristalinas

Las estructuras cristalinas son patrones repetitivos y constantes formados por átomos en el estado sólido. En el vídeo, se discute cómo estos patrones definen las propiedades de los materiales sólidos, como el cuarzo y el vidrio, y cómo estos se diferencian de los sólidos amorfos que no presentan un ordenamiento en su estructura.

💡Sólidos amorfos

Los sólidos amorfos son materiales que no tienen un ordenamiento repetitivo en su estructura, a diferencia de los cristalinos. En el guion, se menciona que el vidrio y el cuarzo son ejemplos de sólidos amorfos, formados por átomos de silicio y oxígeno sin un patrón cristalino.

💡Celda unitaria

La celda unitaria es una pequeña porción de un cristal que contiene el patrón de ordenamiento repetitivo. Se destaca en el vídeo como una herramienta fundamental para estudiar estructuras cristalinas, ya que toda la estructura se puede entender a partir de este pequeño modelo.

💡Sistemas cristalinos

Los sistemas cristalinos son agrupaciones de celdas unitarias que comparten características geométricas similares. Se mencionan siete sistemas cristalinos en el vídeo: cúbico, tetragonal, ortodrómico, hexagonal, monoclínico y triclínico, cada uno con sus propias redes o celdas unitarias.

💡Redes de Bravais

Las redes de Bravais son las estructuras repetitivas que forman el marco de los sólidos cristalinos. El vídeo explica que cada sistema cristalino tiene sus redes de Bravais específicas, como la celda simple en el cúbico simple, y cómo estas definen las propiedades de los materiales.

💡Estructura BCC

La estructura BCC (cúbico centrado en el cuerpo) es una de las formas en que los átomos pueden ordenarse en un cristal. El vídeo menciona que en una celda BCC hay dos átomos por celda unitaria y se relaciona con el número de coordinación y el factor de empaquetamiento.

💡Estructura FCC

La estructura FCC (cúbico centrado en las caras) es otro patrón de ordenamiento en cristales. El vídeo explica que en una celda FCC hay cuatro átomos por celda unitaria, lo que resulta en un número de coordinación de 12 y un factor de empaquetamiento del 74%.

💡Número de coordinación

El número de coordinación es el número de átomos que rodean a un átomo central en una estructura cristalina. En el vídeo, se usa para describir cómo los átomos están conectados en estructuras como la BCC y la FCC, donde los números varían dependiendo de la disposición de los átomos.

💡Factor de empaquetamiento

El factor de empaquetamiento mide el espacio que está ocupado por los átomos dentro de una celda unitaria. El vídeo explica cómo calcularlo para estructuras como la FCC, y menciona que el factor para la FCC es del 74%, indicando una alta eficiencia en el uso del espacio.

💡Polimorfismo

El polimorfismo es la capacidad de un material de adoptar diferentes estructuras cristalinas bajo diferentes condiciones de temperatura y presión. El vídeo menciona el hierro y el carbono como ejemplos de materiales polimórficos, que cambian de estructura cristalina a medida que varía la temperatura o la presión.

💡Grafeno

El grafeno es un nanomaterial formado por una capa de átomos de carbono empaquetados en una red cristalina de hexágonos. Se destaca en el vídeo por sus propiedades únicas, como ser altamente resistente, flexible y un excelente conductor de electricidad, lo que lo posiciona como un material de gran interés en la investigación científica y tecnológica.

Highlights

Introducción al tema de las estructuras cristalinas y diferenciación con los sólidos amorfos.

Definición de los sólidos amorfos como aquellos que no presentan ordenamiento cristalino.

Mención de ejemplos de sólidos amorfos como el cuarzo y el vidrio.

Explicación de los sólidos cristalinos y su estructura ordenada.

Importancia de las células unitarias en el estudio de estructuras cristalinas.

Descripción de los sistemas cristalinos y sus siete tipos.

Detalles sobre las redes de Bright y las células unitarias en los sistemas cristalinos.

Características del sistema cúbico y sus tipos de células: simple, Y y F.

Importancia de Augusto Bravais en el estudio de las redes cristalinas.

Propiedades de las células unitarias, como el número de átomos por celda unitaria.

Cálculo del número de átomos en la estructura BCC y FCC.

Relación entre el radio atómico y la longitud de los lados de la celda unitaria.

Número de coordinaciones y su significado en las estructuras cristalinas.

Factor de empaquetamiento atómico y su cálculo para estructuras FCC.

Densidad teórica y cómo se relaciona con la masa y volumen de las células unitarias.

Características de las estructuras BCC y FCC en metales.

Diferencias en deformación entre estructuras BCC y FCC.

Descripción de la estructura hexagonal compacta y sus propiedades.

Polimorfismo y cómo la presión y temperatura afectan la estructura cristalina de un material.

Ejemplo de polimorfismo en el hierro y el carbono.

Transformaciones del carbono a distintas estructuras cristalinas bajo presión y temperatura.

Descripción del grafeno y sus propiedades únicas.