redes de bravais

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Redes de Bravais Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada , como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas . Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Avisoreferencias|Redes de Bravais}} ~~~~ En geometría y cristalografía las redes de Bravais son una disposición infinita de puntos discretos cuya estructura es invariante bajo cierto grupo de traslaciones . En la mayoría de casos también se da una invariancia bajo rotaciones o simetría rotacional. Estas propiedades hacen que desde todos los nodos de una red de Bravais se tenga la misma perspectiva de la red. Se dice entonces que los puntos de una red de Bravais son equivalentes. Mediante teoría de grupos se ha demostrado que sólo existe una única red de Bravais unidimensional, 5 redes bidimensionales y 14 modelos distintos de redes tridimensionales. La red unidimensional es elemental siendo ésta una simple secuencia de nodos equidistantes entre sí. En dos o tres dimensiones las cosas se complican más y la variabilidad de formas obliga a definir ciertas estructuras patrón para trabajar cómodamente con las redes. Para generar éstas normalmente se usa el concepto de celda primitiva. Las celdas unitarias, son paralelogramos (2D) o paralelepípedos (3D) que constituyen la menor subdivisión de una red cristalina que conserva las características generales de toda la retícula, de modo que por simple traslación de la misma, puede reconstruirse la red al completo en cualquier punto. Una red típica R en tiene la forma: donde {a 1 ,..., a n } es una base en el espacio R n . Puede haber diferentes bases que generen la misma red pero el valor absoluto del determinante de los vectores a i vendrá siempre determinado por la red por lo que se lo puede representar como d(R).

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Redes de BravaisEste artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas.Puedes añadirlas así o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Avisoreferencias|Redes de Bravais}} ~~~~

En geometría y cristalografía las redes de Bravais son una disposición infinita de puntos discretos

cuya estructura es invariante bajo cierto grupo de traslaciones. En la mayoría de casos también se

da una invariancia bajo rotaciones o simetría rotacional. Estas propiedades hacen que desde todos

los nodos de una red de Bravais se tenga la misma perspectiva de la red. Se dice entonces que los

puntos de una red de Bravais son equivalentes.

Mediante teoría de grupos se ha demostrado que sólo existe una única red de Bravais

unidimensional, 5 redes bidimensionales y 14 modelos distintos de redes tridimensionales.

La red unidimensional es elemental siendo ésta una simple secuencia de nodos equidistantes entre

sí. En dos o tres dimensiones las cosas se complican más y la variabilidad de formas obliga a definir

ciertas estructuras patrón para trabajar cómodamente con las redes.

Para generar éstas normalmente se usa el concepto de celda primitiva. Las celdas unitarias,

son paralelogramos (2D) o paralelepípedos (3D) que constituyen la menor subdivisión de una red

cristalina que conserva las características generales de toda la retícula, de modo que por simple

traslación de la misma, puede reconstruirse la red al completo en cualquier punto.

Una red típica R en   tiene la forma:

donde {a1,..., an} es una base en el espacio Rn. Puede haber diferentes bases que generen la

misma red pero el valor absoluto del determinante de los vectores ai vendrá siempre

determinado por la red por lo que se lo puede representar como d(R).

Las celdas unitarias se pueden definir de forma muy simple a partir de dos vectores (2D) o tres

vectores (3D). La construcción de la celda se realiza trazando las paralelas de estos vectores

desde sus extremos hasta el punto en el que se cruzan. Existe un tipo de celda unitaria que se

construye de un modo distinto y que presenta ciertas ventajas en la visualización de la red ya

que posee la misma simetría que la red, es la celda de Wigner-Seitz. Una celda unitaria se

caracteriza principalmente por contener un único nodo de la red de ahí el adjetivo de "unitaria".

Si bien en muchos casos existen distintas formas para las celdas unitarias de una determinada

red el volumen de toda celda unitaria es siempre el mismo.

En ocasiones resulta más sencillo construir otro tipo de celdas que sin ser unitarias describen

mejor la estructura de la red que tratamos. Este tipo de celdas se denominan celdas

convencionales. Éstas tienen, a su vez, sus propios parámetros de red y un volumen

determinado.

Todas estas celdas se consideran celdas primitivas ya que son capaces de cubrir todo el

espacio mediante traslaciones sin que queden huecos ni solapamientos. Sus diferencias o

características son las siguientes:

Empaquetamiento compacto: Esto es cuando los átomos de la celda están en contacto unos

con otros. No siempre será así y en muchos casos mediará una distancia mínima entre

lasnubes electrónicas de los diferentes átomos.

Parámetro de red: Es la longitud de los lados de la celda unitaria. Puede haber tan solo uno,

dos o hasta tres parámetros de red distintos dependiendo del tipo de red de bravais que

tratemos. En las estructuras más comunes se representa con la letra a y con la c en caso de

haber dos.

Nodos o átomos por celda: Tal y como dice el nombre es el número de nodos o átomos que

posee cada celda. Una celda cuadrada, por ejemplo, poseerá un nodo por celda ya que cada

esquina la comparte con cuatro celdas más. De hecho si una celda posee más de un nodo de

red es que no es unitaria, en cambio si posee más de un átomo por celda pudiera ser que

estuviésemos en una celda unitaria pero con una base atómica de más de un átomo.

Número de coordinación: Es el número de puntos de la red más cercanos, los primeros

vecinos, de un nodo de la red. Si se trata de una estructura con empaquetamiento compacto el

número de coordinación será el número de átomos en contacto con otro. El máximo es 12.

Factor de empaquetamiento: Fracción del espacio de la celda unitaria ocupada por los

átomos, suponiendo que éstos son esferas sólidas.

Donde f es el factor de empaquetamiento o fracción de volumen ocupado, n el número de

átomos por celda, v el volumen del átomo y Vc el volumen de la celda. Normalmente se suele

dar el factor de empaquetamiento compacto para las diferentes celdas como indicador de la

densidad de átomos que posee cada estructura cristalina. En este caso los átomos se tratan

comoesferas rígidas en contacto con sus vecinos más cercanos.

Densidad: A partir de las características de la red, puede obtenerse la densidad teórica del

material que conforma la red mediante la siguiente expresión.

Donde ρ es la densidad, NA el número de Avogadro y m la masa atómica.

Volumen de la celda unitaria primitiva: Toda celda unitaria tiene el mismo volumen

representado por la siguiente fórmula.   Donde a son los vectores

de la base de la red.

Índice

  [ocultar] 

1 Redes bidimensionales

2 Redes tridimensionales

3 Base atómica

4 Véase también

5 Enlaces externos

Redes bidimensionales[editar · editar código]

Según los ángulos y la distancia entre los nodos se distinguen 5 redes distintas.

Redes tridimensionales[editar · editar código]

Cristal de sulfato de cobre. Se aprecia que el cristal no crece uniformemente sino que existen planos

que han crecido con mayor rapidez.

En función de los parámetros de la celda unitaria, longitudes de sus lados y ángulos que

forman, se distinguen 7 sistemas cristalinos.

Para determinar completamente la estructura cristalina elemental de un sólido, además de

definir la forma geométrica de la red, es necesario establecer las posiciones en la celda de

los átomos o moléculas que forman el sólido cristalino; lo que se denominan puntos reticulares.

Las alternativas son las siguientes:

P: Celda primitiva o simple en la que los puntos reticulares son sólo los vértices del

paralelepípedo.

F: Celda centrada en las caras, que tiene puntos reticulares en las caras, además de en los

vértices. Si sólo tienen puntos reticulares en las bases, se designan con las letras A, B o C

según sean las caras que tienen los dos puntos reticulares.

I: Celda centrada en el cuerpo que tiene un punto reticular en el centro de la celda, además

de los vértices.

C: Primitiva con ejes iguales y ángulos iguales ó hexagonal doblemente centrada en el

cuerpo, además de los vértices.

Combinando los 7 sistemas cristalinos con las disposiciones de los puntos de red mencionados,

se obtendrían 28 redes cristalinas posibles. En realidad, como puede demostrarse, sólo existen

14 configuraciones básicas, pudiéndose el resto obtener a partir de ellas. Estas estructuras se

denominan redes de Bravais.

Sistema cristalino

Redes de Bravais

triclínico P

En el caso más sencillo, a cada punto de red le corresponderá un átomo, pero en estructuras

más complicadas, como materiales cerámicos y compuestos, cientos de átomos pueden estar

asociados a cada punto de red formando celdas unitarias extremadamente complejas. La

distribución de estos átomos o moléculas adicionales se denomina base atómica y esta nos da

su distribución dentro de la celda unitaria.

Existen dos casos típicos de bases atómicas. La estructura del diamante y la hexagonal

compacta. Para redes bidimensionales un caso ejemplar sería el grafitocuya estructura sigue

un patrón de red en panal.

Estructura

a (r)Número decoordinació

n

Factor deempaquetamien

toEjemplos

Cúbica simple (CS)

a = 2r

6 0,52 Po

Cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

a = 4r/√3

8 0,68Fe, W, Mo, Nb, Ta, K, Na, V, Cr, Zr

Cúbica centrada en las caras (FCC)

a = 4r/√2

12 0,74 Cu, Al, Au, Ag, Pb, Ni, Pt

Hexagonal compacta (HCP)

a = 2rc/a = 1,633

12 0,74 Ti, Mg, Zn, Be, Co, Zr, Cd

Los nombres (BCC, HCP, FCC) están en nomenclatura internacional o inglesa, los nombre en

la nomenclatura española serían:

"Cubic" Cúbica Simple

"BCC" Cúbica Centrada en el Cuerpo

"FCC" Cúbica Centrada en las Caras

"HCP" Hexagonal Compacta

Redes de Bravais  Ya en el siglo XIX, el físico francés A. Bravais demostró

que para evidenciar con claridad todas las simetrías posibles de las redes tridimensionales son necesarios no 7, sino 14 celdillas elementales, que, en su honor, son denominadas celdillas de Bravais. Estas celdillas se construyen a partir de los 7 poliedros anteriores, pero asociándoles una serie de puntos (nudos) que no sólo están situados en los vértices, sino también en el centro del mismo, o en el centro de sus caras.

  La siguiente tabla ilustra estas 14 celdillas y los sistemas

a los que pertenecen. La repetición en las tres direcciones del espacio de estas celdillas que contienen nudos origina lo que se denomina red espacial o de Bravais (lo que viene a ser algo así como «el esqueleto imaginario» del cristal).

  

Cúbico

Cúbica simple (CS)

Cúbica centrada en las caras (CCC) Cúbica centrada en el

interior (CCC)

 

 

Tetragonal

Tetragonal simple Tetragonal centrada en el interior

  

Ortorrómbico

Ortorrómbica simple

Ortorrómbica centrada en el

interior

Ortorrómbica centrada en

las bases

Ortorrómbica centrada en

las caras

 

Hexagonal

Hexagonal simple

  

Trigonal

Trigonal o Romboédrica

 

Monoclínico

Monoclínica simple

Monoclínica centrada en

las bases

 

Triclínico

Triclínica

CristalizaciónEste artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas.

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La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o

una disolución los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad

básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar

una sustancia sólida.

Índice

  [ocultar] 

1 Método de separación de sistemas materiales homogéneos

2 Enfriamiento de una disolución concentrada

3 Cambio de disolvente

4 Evaporación del disolvente

5 Sublimación

6 Enfriamiento selectivo de un sólido fundido

7 Crecimiento cristalino

8 Recristalización

Método de separación de sistemas materiales homogéneos[editar · editar

código]

Permite separar sustancias que forman un sistema material homogéneo por ejemplo: el agua potable es una

solución formada por agua y sales disueltas en ella. Los tres métodos más conocidos son: Evaporación o

capitalización, cromatografía y destilación. La operación de cristalización es el proceso por medio del cual se

separa un componente de una solución líquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales

que precipitan. Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en

forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio.

Enfriamiento de una disolución concentrada[editar · editar código]

Si se prepara una disolución concentrada a altas temperatura y se enfría, se forma una disolución sobre

saturada, que es aquella que tiene, momentáneamente, más soluto disuelto que el admisible por la disolución a

esa temperatura en condiciones de equilibrio. Posteriormente, se puede conseguir que la disolución cristalice

mediante un enfriamiento controlado. Esencialmente cristaliza el compuesto principal, y las que se enriquecen

con las impurezas presentes en la mezcla inicial al no alcanzar su límite de solubilidad.

Para que se pueda emplear este método de purificación debe haber una variación importante de la solubilidad

con la temperatura, lo que no siempre es el caso. La sal marina (NaCl), por ejemplo, tiene este efecto.

Cambio de disolvente[editar · editar código]

Preparando una disolución concentrada de un sustancia en un buen disolvente y añadiendo un disolvente peor

que es miscible con el primero, el principal del sólido disuelto empieza a precipitar, y las aguas madres se

enriquecen relativamente en las impurezas. Por ejemplo, puede separarse ácido benzoico de una disolución de

éste en acetona agregando agua.

Evaporación del disolvente[editar · editar código]

De manera análoga, evaporando el disolvente de una disolución se puede conseguir que empiecen a cristalizar

los sólidos que estaban disueltos cuando se alcanzan los límites de sus solubilidades. Este método ha sido

utilizado durante milenios en la fabricación de sal a partir de salmuera o agua marina, etc.

Sublimación[editar · editar código]

En algunos compuestos la presión de vapor de un sólido puede llegar a ser lo bastante elevada como para

evaporar cantidades notables de este compuesto sin alcanzar su punto de fusión(sublimación). Los vapores

formados condensan en zonas más frías ofrecidas por ejemplo en forma de un "dedo frío", pasando

habitualmente directamente del estado gaseoso al sólido, (sublimación regresiva) separándose, de esta manera,

de las posibles impurezas. Siguiendo este procedimiento se pueden obtener sólidos puros de sustancias que

subliman con facilidad como la cafeína, el azufre elemental, el ácido salicílico, el yodo, etc.

Enfriamiento selectivo de un sólido fundido[editar · editar código]

Para purificar un sólido cristalino éste puede fundirse. Del líquido obtenido cristaliza, en primer lugar, el sólido

puro, enriqueciéndose, la fase líquida, de las impurezas presentes en el sólido original. Por ejemplo, este es el

método que se utiliza en la obtención de silicio ultra puro para la fabricación de sustratos u obleas en la

industria de los semiconductores. Al material sólido (silicio sin purificar que se obtiene previamente en

un horno eléctrico de inducción) se le da forma cilíndrica. Luego se lleva a cabo una fusión por zonas sobre el

cilindro. Se comienza fundiendo una franja o sección del cilindro por un extremo y se desplaza dicha zona a lo

largo de este hasta llegar al otro extremo. Como las impurezas son solubles en el fundido se van separando del

sólido y arrastrándose hacia el otro extremo. Este proceso de fusión zonal puede hacerse varias veces para

asegurarse que el grado de pureza sea el deseado. Finalmente se corta el extremo en el que se han acumulado

las impurezas y se separa del resto. La ventaja de este proceso es que controlando adecuadamente la

temperatura y la velocidad a la que la franja de fundido se desplaza por la pieza cilíndrica, se puede obtener un

material que es un mono cristal de silicio que presenta las caras de la red cristalina orientadas en la manera

deseada.

Crecimiento cristalino[editar · editar código]

Monocristal de lizosima para estudio por difracción de rayos X.

Para obtener cristales grandes de productos poco solubles se han desarrollado otras técnicas. Por ejemplo, se

puede hacer difundir dos compuestos de partida en una matriz gelatinosa. Así el compuesto se forma

lentamente dando lugar a cristales mayores. Sin embargo, por lo general, cuanto más lento es el proceso de

cristalización tanto mejor suele ser el resultado con respecto a la limpieza de los productos de partida y tanto

mayor suelen ser los cristales formados. La forma y el tamaño de los cristales pueden ser influenciados a aparte

por condicionantes como el disolvente o la concentración de los compuestos, añadiendo trazas de otros

componentes como proteínas (esta es la manera con que los moluscos, las diatomeas, los corales, etc.,

consiguen depositar sus conchas o esqueletos de calcita o cuarzo en la forma deseada.)

La teoría más aceptada para este fenómeno es que el crecimiento cristalino se realiza formando capas

monomoleculares alrededor de germen de cristalización o de un cristalito inicial. Nuevas moléculas se adhieren

preferentemente en la cara donde su adhesión libera más energía. Las diferencias energéticas suelen ser

pequeñas y pueden ser modificadas por la presencia de dichas impurezas o cambiando las condiciones de

cristalización.

En multitud de aplicaciones se puede necesitar la obtención de cristales con una determinada forma y/o tamaño

como: la determinación de la estructura química mediante difracción de rayos X, la nanotecnología, la

obtención de películas especialmente sensibles constituidas por cristales de sales de plataplanos orientados

perpendicularmente a la luz de incidencia, la preparación de los principios activos de los fármacos, etc…

Recristalización[editar · editar código]

Se repite el proceso de cristalización en una disolución que ya se había hecho dicho proceso. Las aguas que

quedan aún contienen soluto disuelto que puede cristalizarse. Para un proceso de cristalización más rápido,

aplicar un núcleo de cristalización.

 

En el laboratorio se obtienen por dos caminos:

1. Cristalización por vía húmeda:

Podemos seguir dos procedimientos:

I. Se prepara una solución saturada de cierto sólido que se desea cristalizar, por ejemplo la

sal común (NaCl), y se deja reposar en recipientes cilíndricos de vidrio, anchos y bajos

llamados cristalizadores.

El disolvente, el agua por ejemplo se evapora y el sólido disuelto cristaliza poco a poco.

Esta operación se puede agilizar agregando un sólido inerte insoluble (soporte) o bien

introduciendo en el cristalizador una pequeña cantidad del sólido que se desea cristalizar

(germen)

II: Se prepara una solución saturada en disolvente caliente, luego de dejar enfriar se

obtiene una solución sobresaturada y pronto aparecen los cristales. Este fenómeno ocurre

debido a que la solubilidad del sólido a menos temperatura es menor; entonces el exceso

que no puede disolverse en el disolvente frio se precipita en forma de solido cristalino. El

líquido en el cual se han formado los cristales se conoce como aguas madres.

2. Cristalización por vía seca:

Se puede seguir también mediante dos procedimientos:

I. Se funde (se pasa al estado liquido) el sólido a alta temperatura. Luego se enfría y al

solidificarse se forman los cristales, así por ejemplo se obtiene el azufre cristalizado.

II. Ciertos sólidos que fácilmente se subliman (paso de sólido a gas), como gas o vapor se

pone en contacto con una superficie fría, y sobre esta se forman los cristales. Así se

cristaliza el Iodo y el acido benzoico (C7H6O2)

CRISTALIZACIONLa cristalización es el proceso por el cual se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una disolución. La cristalización es un proceso en donde los iones, átomos o

moléculas que constituyen la red cristalina forman enlaces hasta formar cristales, que se emplea en química con bastante frecuencia para purificar una sustancia sólida. La operación de cristalización es aquella por medio de la cual se separa un componente de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales que precipitan. Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio.

Para comprobar la información anterior, realizamos una practica denominada como "CRISTALIZACION".

1. Primero se calibro la balanza granataria, para así descartar que se tuvieran errores, se peso nuestra muestra que era acido benzoico y se puso en un papel.

2. Metimos agua en un vaso de precipitado de 250ml y le agregamos los 5 gramos de ac., benzoico, se puso a calentar en una parrilla por aproximadamente 40 min.

3. Movimos la mezcla con una vara de vidrio hasta que se disolvió

4. Dejamos enfriar nuestra muestra y procedimos a llevarlo a una bandeja llena de hielos

5. Se movió constantemente en círculos el vaso de precipitado para que se fueran formando los cristales

6. Esperamos 15 minutos para que se formaran los cristales y se metieron en el embudo de buchner para filtrarlo

7. Después de filtrar el acido benzoico se dejo secar nuestra muestra y se tomo el punto de fusión con el aparato de Fisher

8. El resultado final fue que nuestros cristales quedaron muy bien y nuestro punto de fusión fue de 88ºC

Cristalización de los metales.La particularidad fundamental de la constitución de los metales es la distribución perfectamente organizada de sus átomos, característica de todos los cuerpos cristalinos.

La estructura cristalina es la causa a la cual deben los metales una serie de sus propiedades, ausentes en los cuerpos amorfos.

En un metal siempre se puede destacar un conjunto mínimo de átomos (cristal elemental), cuya distribución en el espacio es semejante y se repite reiteradas veces. Eltales conjuntos de átomos forma la red cristalina o cristal, constituida por cristales elementales.

La mayoría de los metales tienen cristales elementales como: cúbico espacial centrado (figura A), cúbico centrado en las caras

Los metales mas densos, que contienen la máxima cantidad de átomos en un mismo volumen, esto es, tienen distancias ínter-atómicas menores, son los que tienen cristales elementales cúbicos centrados en las caras y hexagonales compactos.

Tienen una red espacial cúbica centrada:

Hierro (por debajo de 910 o C) Cromo Volframio Molibdeno Tantalio Niobio

Red cúbica centrada en las caras:

Hierro (por encima de 910 o C) Cobre Níquel

Red hexagonal compacta:

Cinc Magnesio Otros

Proceso de cristalización.

En los metales y aleaciones líquidas, calentados considerablemente por encima de su punto de fusión, los átomos se agrupan a azar, de modo irregular y son portadores de elevada energía y movimiento. A medida que el líquido se enfría y se acerca al punto de solidificación, la energía de algunos átomos puede haber disminuido y con ello su movilidad dentro de la masa, de tal forma que pueden ocupar, respecto a los otros, una posición más orientada, lo que se asemeja a su disposición en el metal sólido.

Una vez alcanzada la temperatura de solidificación, estos grupos aislados de átomos pueden haber quedado ya orientados y enlazados como el cristal elemental, adquiriendo una estructura rígida de orientación los unos respecto a los otros. Los átomos vecinos pueden, una vez perdida la energía térmica necesaria, irse agregando al cristal elemental formado, formando nuevos cristales elementales unidos y comenzar dentro de la masa líquida a formar redes cristalinas en crecimiento. Estos cristales en crecimiento, cuando alcanzan cierto tamaño se convierten en núcleos de cristalización, y a su alrededor comienza a tejerse la red cristalina, a medida que más y más átomos van perdiendo energía con el enfriamiento.

Como la formación de los núcleos de cristalización puede comenzar indistintamente en cualquier parte de la masa líquida, los cristales pueden comenzar a crecer en múltiples lugares simultáneamente.

En el proceso de cristalización, mientras que el líquido circunde al cristal ya formado y creciente, este va manteniendo una forma relativamente correcta, los átomos vecinos se van enlazando en la posición adecuada y la red cristalina se incrementa manteniendo su geometría. Sin embargo, debido a que la transferencia de calor del material fundido puede ser diferente en diferentes direcciones; por ejemplo, mayor hacia las paredes de molde o recipiente, la red cristalina pueden ir creciendo en unas direcciónesmas que en otras por lo que los cristales van adquiriendo una forma alargada y se constituyen en los llamados ejes de cristalización

A partir de los primeros ejes, en direcciones perpendiculares tiene lugar el crecimiento de nuevos ejes. A partir de estos nuevos ejes, también en direcciones perpendiculares, crecen otros ejes, que por su parte dan lugar a otros etc. Las ramas formadas van creciendo en dirección de su engrosamiento y multiplicación progresivos, lo que conduce a la interpenetración y formación del cuerpo sólido.

Este tipo de cristalización, que recuerda a un cuerpo ramificado, se conoce como dendrítico, y el cristal formadodendrita (figura 1).

En el transcurso de su crecimiento dentro de la masa líquida, los cristales empiezan a entrar en contacto, lo que impide la formación de cristales geométricamente correctos, por consiguiente, después de la solidificación completa, la forma exterior de los cristales formados adquiere un carácter casual. Tales cristales se denominan granos y los cuerpos metálicos, compuestos de un gran número de granos, se denominan policristalinos.Los tamaños de los granos dependen de la velocidad con que se forman y crecen los núcleos.

Tanto la velocidad de formación de los núcleos como la velocidad de su crecimiento depende en gran grado de la velocidad de enfriamiento y de la temperatura de sobrefusión.

A mayor sobrefusión, mayor posibilidad de que se produzcan las condiciones, en diferentes zonas del líquido, para el surgimiento de los núcleos de cristalización.Un enfriamiento rápido conduce a la formación de muchos núcleos y con ello a un tamaño del grano menor que con lento enfriamiento.

De esta característica se desprende que si se pudiera lograr un enfriamiento lo suficientemente lento, la masa del metal pudiera estar formada por un pequeño grupo de granos casi geométricamente perfectos. Estas condiciones fueron posibles probablemente en el lento enfriamiento de las rocas en la corteza terrestre, y por tal motivo, en ocasiones, pueden encontrarse en la naturaleza grandes cristales de exacta geometría entre las rocas.

Defectos de cristalización.

La estructura de los cristales reales se diferencia de los citados anteriormente. En los metales se encuentran impurezas que influyen sobre el proceso de cristalización y que deforman la red espacial del cristal.

Defectos puntiformes.En algunos nudos de la red cristalina debido al contacto entre los cristales en crecimiento que impide el enlace correcto, los átomos pueden faltar, y en consecuencia el cristal elemental queda deformado. Esos nudos no ocupados por los átomos se llaman vacancias.Al contrario, a veces en el cristal elemental puede encontrarse un átomo sobrante que queda atrapado en la

solidificación, en este caso tampoco puede formarse el cristal elemental de manera correcta. Tales átomos se llamanátomos intersticiales.

Tanto las vacancias como los átomos intersticiales y los átomos ajenos se conocen como defectos puntiformes.

Defectos lineales o dislocaciones.Cuando se forma un cristal ideal de determinado metal, la estructura cristalina; por ejemplo centrada en las caras, resulta ser la configuración espacial mas estable a esa temperatura y por ello, las fuerzas de cohesión entre los átomos del cristal son las mayores posibles, el metal puede haber alcanzado su mayor resistencia mecánica.

En la práctica, a la hora de elaborar una pieza metálica desde el material fundido, las condiciones reales de cristalización se apartan en mucho de las ideales, en este caso:

1. En el metal siempre hay impurezas.2. Las temperaturas de fusión son altas.3. Las velocidades de enfriamiento relativamente altas.4. La transferencia de calor de la masa fundida al medio es diferente en diferentes direcciones.5. Las partes mas cercanas a las paredes del molde se enfrían a una velocidad mucho mayor que las mas

interiores.

Cada una de estas condiciones perturbadoras produce cambios a la red cristalina y dan lugar a la formación de los granos (cristales imperfectos). En los planos de unión de los granos, las fuerzas de cohesión del material se ven notablemente disminuidas, allí el enlace atómico es mas débil ya que no puede alcanzarse la forma mas estable de unión atómica. Hay que agregar a esto, el hecho de que una parte considerable de las impurezas se segregan en el material hacia esas zonas limítrofes de los granos lo que reduce aunmas su estabilidad. De esta forma dentro del metal solidificado se producen zonas de resistencia y estabilidad reducida, que comúnmente bordean los granos del material. Estas zonas se conocen como dislocaciones.

La presencia de las dislocaciones en la estructura cristalográfica de los metales está directamente relacionada con la capacidad de estos de resistir deformaciones plásticas sin romperse. Estas dislocaciones se convierten el planos de deslizamiento en las zonas límites de los cristales.

Si se obtuviera un cristal metálico libre de dislocaciones, entonces la deformación plástica de tal cristal se dificultaría, puesto que tendría que deformarse la estructura atómica muy estable del cristal que tiene la máxima resistencia. Probablemente se produciría la rotura del material al deformarlo una cantidad significativa como sucede con materiales altamente cristalinos como el diamante.