ESTRUCTURA DE LOS MATERIALESConocer, comprender y analizar la estructura cristalina de los materiales para

utilizarlos en los procesos.

ESTRUCTURA CRISTALINA Y SU CONSECUENCIA EN LAS PROPIEDADESLa estructura cristalina es el concepto que describe la forma en que se organizan

los átomos de un material.

Cristales

Amorfo: Las partículas componentes del sólido se agrupan al azar.

Cristalino: Los átomos (moléculas o iones) que componen el sólido se disponen

según un orden regular. Las partículas se sitúan ocupando los nudos o puntos

singulares de una red espacial geométrica tridimensional.

Los metales, las aleaciones y determinados materiales cerámicos tienen

estructuras cristalinas.

Cristales iónicos

Punto de fusión elevado, duros y muy frágiles, conductividad eléctrica baja y

presentan cierta elasticidad. Ej: NaCl (sal común)

Cristales covalentesGran dureza y elevada temperatura de fusión. Suelen ser transparentes

quebradizos y malos conductores de la electricidad. No sufren 

deformación plástica.

Cristales metálicosOpacos y buenos conductores térmicos y eléctricos. No son tan duros como los

anteriores, aunque si maleables y dúctiles. 

El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el

calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero

también puede ser traslúcido u opaco. 

Estructura cristalina cubica centrada en las carasLa estructura cristalina exige que muchos metales tengan una celdilla unidad de

geometría cúbica, con los átomos localizados en los vértices del cub y en los

centros de todas las caras del cubo.

Algunos ejemplos serian el cobre, aluminio, plata y oro.

Estructura cristalina cubica centrada en el cuerpoEs una celdilla unidad cubica que tiene átomos localizados en los ocho vértices y

un átomo en el centro

Ejemplo: hierro, cromo, tungsteno.

Estructura cristalina hexagonal compactaÁtomos sustitucionales. En teoría un material puro está formado exclusivamente

por el mismo tipo de átomos. Los materiales reales no son 100% puros sino que

poseen impurezas, las cuales se definen como átomos diferentes a los átomos del

material original. Cuando uno de esos átomos diferentes sustituye a un átomo

original ocupando su punto de red, recibe el nombre de átomo sustitucional. 

Defectos en las estructuras cristalinas◦ Defectos puntuales.

◦ Se dan a nivel de las posiciones de los átomos individuales. Los principales

defectos puntuales son los siguientes:

◦ Vacancia:

◦ Son puntos de red vacíos en la estructura del material. Estos lugares

deberían idealmente estar ocupados por átomos, sin embargo se

encuentran vacíos. 

Átomos intersticiales.Son átomos que ocupan lugares que no están definidos en la estructura cristalina.

En otras palabras, son átomos cuya posición no está definida por un punto de red.

Normalmente estos átomos se colocan en los intersticios que se forman entre los

átomos originales, por lo que se les llama átomos intersticiales.

Defectos de superficieSon imperfecciones de la estructura cristalina ubicados en un área determinada

del material. Los principales defectos de superficie son la misma superficie del

material y las fronteras de los granos

Defectos linealesSe dan a nivel de varios átomos confinados generalmente a un plano. Los

defectos lineales más importantes en los materiales son las dislocaciones. Las

dislocaciones se generan durante la solidificación o la deformación plástica de los

materiales cristalinos, y consisten en planos “extra” de átomos insertados en la

estructura cristalina.

2.2 MATERIALES PUROS

HEXAGONAL COMPACTAEn la estructura hexagonal compacta los átomos ocupan los vértices de un prisma

hexagonal regular, los centros de las bases y los centros de los triángulos alternos

en que puede descomponerse la sección intermedia del prisma.

CUBICAS◦ Cúbica compacta: En la estructura cúbica centrada en las caras, los átomos

están situados en los vértices de la celdilla unidad y en el centro de sus

caras.

◦ Cubica centrada en el cuerpo: En la estructura cúbica centrada en el

interior, los átomos están situados en los vértices de la celdilla cúbica y en

su centro.

METALOIDES◦ Se ordenan en icosaedros. La ordenación de los icosaedros puede ser de

dos formas distintas:

◦ Unión de dos icosaedros por dos vértices, mediante enlaces covalentes

normales.

◦ Unión de tres icosaedros por tres vértices, mediante un enlace de tres

centros con dos electrones.

NO METALES◦ Tiene una estructura hexagonal, los distintos modos de empaquetamiento.

2.3 ALEACIONES FERROSAS Y NO FERROSASCuando los metales solidifican desde el estado fundido al estado sólido, los

átomos se ordenan a si mismos de una manera peculiar para cada metal. A este

arreglo se le llama red espacial.

HIERROEl hierro es un elemento que abunda mucho en la naturaleza y es el metal mas

utilizado.

ACEROEs una aleación de hierro y carbono, en done el carbono se encuentran presente

en un porcentaje del 2%.

El acero no presenta estructura cristalina ya que este tipo de estructura es una

característica de compuestos iónicos, por lo que el acero tiene un enlace

mecánico ya que es una aleación de dos metales de transición.

2.4 MATERIALES ORGÁNICOS E INORGÁNICOS

Orgánicos: Se les dice orgánicos cuando contienen algunas células vegetales o

animales, no se disuelven en agua, no soportan altas temperaturas y solo se

disuelven en líquidos orgánicos como son los alcoholes y los tetra cloruros.

Su empaquetamiento en los cristales deja muchos huecos que se rellenan con

agua de ahí su extrema inestabilidad.

Inorgánicos: Los materiales inorgánicos son aquellos en los que, por lo general,

no se encuentra presente el carbono, excepto los carbonatos, el monóxido, el

dióxido de carbono, el diamante, el grafito y los fulerenos.

En la estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los motivos

repetitivos son átomos o iones enlazados entre sí, de modo que generalmente no

se distinguen unidades aisladas y de ahí su estabilidad y dureza (cristales iónicos,

fundamentalmente).

2.5 MATERIALES CERAMICOSUn gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas como la

estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo la mayoría

de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre

estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:

◦ Estructura perovskita.

◦ Estructura del corindón.

◦ Estructura de espinela.

◦ Estructura de grafito.

Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de bario y

oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones bario

en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el centro de las caras, el

ión titanio se situará en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones

oxigeno.

Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura hexagonal compacta;

sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de

oxigeno.

Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un retículo

cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones

tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.

Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.

BIBLOGRAFÍA

◦ https://www.ecured.cu/Estructura_cristalina_de_los_metales

◦ https://prezi.com/zr2mtd1lpebz/estructura-de-los-materiales-organicos-e-inorgfanicos/?

webgl=0

◦ https://es.scribd.com/doc/129889454/Estructura-Materiales-Organicos-e-Inorganicos

◦ https://prezi.com/q9uqlxotaxeq/estructura-cristalina-de-las-aleaciones-ferrosas-y-no-

ferros/

◦ https://es.scribd.com/doc/56690030/Estructura-Cristalina-Y-Su-Consecuencia-en-Las-des