ESTRUCTURA CRISTALINA - ESTRUCTURA DE LOS METALES - BIEN EXPLICADO!!!!
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
🔬 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.
📐 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.
🔄 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
💡Sólidos amorfos
💡Celda unitaria
💡Sistemas cristalinos
💡Redes de Bravais
💡Estructura BCC
💡Estructura FCC
💡Número de coordinación
💡Factor de empaquetamiento
💡Polimorfismo
💡Grafeno
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.
Transcripts
hola amigos que está realmente aquí con
ustedes para traerles este nuevo vídeo
sobre las estructuras cristalinas el
hablar del tema sobre estructuras
cristalinas es hablar sobre las
estructuras del estado sólido
los odio después por eso pueden
presentarse como sobre los cristalinos y
sólidos amorfos los sólidos amorfos son
aquellos que no presentan un
ordenamiento en su estructura no
presenta un ordenamiento cristalino en
este caso tenemos al cuarzo y el vidrio
están formados por átomos de silicio y
oxígeno y tenemos a la a los sólidos
cristalinos que netamente es el tema
sobre estructuras cristalinas en la cual
los sólidos o estructuras cristalinas
están formadas por átomos ordenados de
acuerdo a un patrón este ordenamiento
cristalino es repetitivo y constante a
lo largo de el material el reticulado
cristalino se refiere a que en la
estructura cristalina está formado por
pequeñas redes de átomos cada
punto o vértice de las redes es son
estos átomos o esferas rígidas sean las
unitarias toda la estructura cristalina
puede estudiarse a partir de una pequeña
porción que contenga el patrón de
ordenamiento a esta pequeña posición se
le llama celda unitaria como podemos ver
aquí
en esta estructura cogemos una porción
que contenga el patrón de ordenamiento
este patrón de ordenamiento sería esta
pequeña celda unitaria de un ritmo
reticulado cristalino o una red
cristalina los materiales son
tridimensionales por lo tanto las celdas
unitarias son también tridimensionales
existen catorce tipos diferentes de
celdas unitarias agrupadas en siete
sistemas cristalinos los sistemas
cristalinos como vimos en una
diapositiva anterior son siete y son los
siguientes sistemas cúbicos sistemas
extra gonal ortodrómica hexagonal mono
clínica y tres clínicas cada sistema
cristalino presenta
redes o celdas unitarias que son
conocidas como redes de bright por
ejemplo el sistema cúbico presenta la
celda p que vendría a ser una primaria
la celda y que es la centrada en el
cuerpo y la f que es la centrada en las
caras head y así cada sistema cristalino
tiene sus respectivas redes de bryce o
celdas unitarias esto fue estudiado
gracias a augusto bra vice que fue un
físico francés que se dedicó a estudiar
las redes cristalinas sistema cúbico del
sistema cúbico podemos encontrar una
celda simple formando el cúbico simple a
las celdas tipo y formando el cúbico del
cuerpo centrado y a las celdas
efe formando el cúbico centrado en las
caras o el fsc este sistema público se
caracteriza porque sus lados vendrían a
ser iguales tienen la misma longitud por
lo tanto los parámetros a b y c de este
sistema son iguales y alfa beta y gamma
forman 90 grados que vendría a ser los
ángulos que forman cada uno de sus lados
cuáles son las propiedades de las celdas
unitarias tenemos el número de átomos
por celda unitaria hablar del número de
átomos por celda unitaria significa que
por ejemplo en la estructura bsc vamos a
esta celda unitaria y vamos a
contabilizar cuántos átomos contiene
esta celda los átomos que solamente
estén dentro de esta celda
por ejemplo este átomo que está en una
esquina de la celda unitaria está
dividido en un octavo de átomo pero como
tenemos ocho átomos 12345678 vendría a
ser un octavo que debe hacer esto por
ocho átomos más un átomo que tenemos en
el centro por lo tanto un octavo por
ocho vendría a ser uno
+ 1 átomo que esté en el centro serían 2
altos por lo tanto podríamos decir que
en la estructura bcc contiene dos átomos
por celda unitaria la estructura de bsc
podemos también analizar tiene en esta
esquina contiene un octavo de átomo esto
multiplicado por 8 más y cada átomo que
está en las caras es medio átomo
multiplicado por seis caras que tiene el
cubo
esto me da tres por lo tanto uno más
tres es igual a cuatro átomos que
contiene la estructura fsc la otra
propiedad es la relación entre radio
atómico y longitud de los lados de la
sala unitaria esta relación
r entre longitud del lado de la celda
unitaria sería igual a calcular hallar
este tipo de relación por ejemplo en la
estructura bsc podemos decir que este
radio desde átomos más 2 r
todo este diámetro más r que vendría a
ser 4 r
estos representamos en un triángulo como
4 r y esta altura que vendría a ser en
la arista la longitud de la arista y
esta diagonal que viene de hacer a raíz
de dos por lo tanto si tenemos a raíz de
dos a podemos encontrar este valor que
es raíz de tres a que vendría a ser
igual a cuatro r por lo tanto a es igual
a cuatro veces el radio sobre raíz de
tres para la estructura fcc hacer un
triángulo en una de sus caras y podemos
decir esto vale r es todo cr y esto r al
final suman cuatro r como podemos ver
aquí suman estoy aquí vendría a ser su
arista que vendría a ser a cero y aquí a
sub zero si tenemos a ya por lo tanto
aquí por quitar ahora sabemos que haré
a raíz de dos es igual a 4 r donde
despejamos del rey de 2 pasaría a
dividir quedando que a sus héroes 4 r
sobre el raíz de dos el número de
coordinación el número de coordinaciones
el número de átomos que tocan a un átomo
en particular por ejemplo aquí tenemos
este átomo que está en contacto con 6
átomos vecinos 1 2 3 4 5
por lo tanto este átomo tiene un número
de coordinación igual a 6 esto vendría a
ser de tipo cúbico simple para el
público centrada en el cuerpo podemos
ver que este átomo está en contacto con
8 átomos por lo tanto su número de
coordinación para este átomo será igual
a 8 factor de empaquetamiento el factor
de empaquetamiento atómico es la
reacción del espacio de la celda
unitaria que es ocupada por átomos eso
quiere decir que el factor
empaquetamiento se podría calcular como
el volumen de átomos sobre el volumen de
la celda unitaria si si queremos hallar
el factor de empaquetamiento de una
estructura fcc el volumen del átomo que
vendría a ser el número de átomos por el
volumen de ese átomo sobre el volumen de
la celda unitaria de una celda fsc
vendría a ser pública por lo tanto el
volumen sería al cubo y el volumen de
los átomos podríamos hallar lo sabemos
que el número de átomos de una celda de
fsc
x el volumen de el átomo que vendría a
ser una esfera por lo tanto es 4 pi por
radio al cubo sobre 3 y en la arista
para un fsc quiere decir lo mismo de que
4 eres sobre el rey de 2 todo elevado a
la 3
simplificando nos da como resultado que
es igual a 0 74 eso quiere decir que el
espacio ocupado por los átomos dentro de
la celda unitaria es del 74% lencina
teórica hablar de la densidad teórica de
en las estructuras podríamos hablar de
la densidad volumen la densidad
volumétrica es la relación entre la masa
de un cuerpo con respecto a su volumen
basados en una celda unitaria el número
de átomos por celda por el peso
molecular entre el volumen de la celda
por el número de abogados por lo tanto
las públicas entrada en el cuerpo a
veces se tienen las siguientes
características la relación entre el
radio atómico y la arista del cubo
está dado por a es igual a 4 r
raíz de tres el número de átomos por
celda unitaria es igual a dos el número
de coordinación es igual a 8 ejemplos de
metales con estructuras bcc joxe sc en
español tenemos al cierre alfa al cromo
alto externo y al molibdeno los
materiales con estructuras veces se son
resistentes a la deformación no cúbicas
entrar en las caras o fcc la relación
entre el radio atómico de régil arista
del agua está dado por igual a 12 r a
raíz de dos el número de átomos por
celda unitaria es igual a 4 en una de
coordinación es igual a 12 ejemplos de
metales con estructura fcc por ejemplo
es aluminio el cobre el oro
el plomo según sus propiedades la
estructura física fcse se deforma mejor
que el psc por lo tanto el fsc es más
dúctil que el psc hexagonal compacta
entre la altura y la arista del hexágono
es igual a 1.633 el número de átomos por
ser la unitaria es igual a 6 el número
de coordinación es igual a 12 y su
factor de empaquetamiento es igual a
0.74 algunos ejemplos tenemos al cadmio
cobalto etcétera polimorfismo y al otro
pi a la existencia de una estructura
cristalina depende de la presión y la
temperatura por lo tanto si vayamos
cualquiera de las dos podemos obtener
diferentes estructuras cristalinas para
un mismo material si el mantener que
presentes diferentes estructuras
cristalinas es un material puro se dice
que es un material al otro pico por
ejemplo el hierro que al variar su
temperatura
va cambiando de estructura cristalina
por lo tanto este material es al otro
pico podemos ver que de bsc a 900 12
grados centígrados pasas
a fcc de hierro alfa pasa hacia rogar a
1.394 pasa a veces transformándose a
cierro venta para el caso del carbono
también sufre transformaciones a los
trópicos como por ejemplo el grafito que
tiene esta estructura cristalina para
aumentar la presión se puede transformar
a diamante y también podemos encontrar
otro tipo de al otro pía del carbono que
vendría a ser la estructura del
fullereno y para terminar el grafeno
vendría a ser otra estruch vendría a ser
otra otra otra al otro día del carbono
que ha sido obtenido de modo
experimental y descrito en el 2004 por
un grupo de científicos y post
británicos el grafeno es un nanomaterial
de un átomo de grosor
que representa una capa de átomos de
carbono densamente empaquetados en una
red cristalina y dimensionado en forma
de hexágonos migraciones altamente
resistente y flexible más resistente que
el acero la característica más
importante de este material consiste en
que que puede hacer de conductor y de
semiconductor bien eso fue todo por hoy
gracias por ver el vídeo y no olviden de
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