5-tipos de estructuras

Tipos de estructuras

Introducción a laCiencia de Materiales

M. BizarroF. M. Sánchez

A B A : A B C :

Empaquetamiento compactoSon estructuras formadas por átomos de igual tamaño que se unen mediante enlace metálico (esferas duras)



FCC vs HCP

• El factor de empaquetamiento de las estructuras FCC y HCP es igual.

• El número de coordinación es 12 aunque el poliedro de coordinación es diferente.

• Ambos empaquetamientos generan huecos entre las posiciones atómicas con número de coordinación determinado.



Huecos trigonales, tetraédricos y octaédricos

Hueco trigonal

Hueco tetraédrico

Hueco octaédrico



Cuando las posiciones octaédricas, tetraédricas y triangulares se ocupan total o parcialmente por átomos, se originan una serie de tipos estructurales.

Estructuras derivadas de la estructura FCC

Estructura tipo cloruro de sodio

Se ocupan todas las posiciones octaédricas por átomos iguales entre sí y distintos a los del empaquetado.

Estructura típica para sustancias de fórmula AX con estequiometría 1:1



Ejemplos: MgO, CaO, SrO, BaO, TiO, MnO, FeO, LiF, LiCl, NaBr,NaI, TiN.

Estructura tipo Fluorita



Estructura típica para sustancias de fórmula A2X con estequiometría 2:1

Se ocupan todas las posiciones tetraédricas por átomos iguales entre sí y distitntos a los del empaquetado.

Fluorita: arreglo de cationes con aniones tetraédricos.

Antifluorita: arreglo de aniones con cationes tetraédricos.

Ejemplos:

F: CaF2, SrF2, SrCl2, BaF2, PbO2, CeO2

A: Li2O, Li2S, Na2O, Na2S, K2O, K2Se

Estructura tipo Esfalerita o Blenda



Se rellenan la mitad de los huecos tetraédricos por átomos iguales entre sí pero distintos a los empaquetados

El hecho de que los átomos ocupen unas posiciones tetraédricas y otras no, indica fuerza de enlace direccional y por tanto la estructura es covalente.

Ejemplos: CuF, CuCl, BeS, SeBe, ZnSe, HgS, Bas, GaAs, InP, InAs.

Estructura tipo diamanteSe rellenan la mitad de los huecos tetraédricos por átomos iguales a los del empaquetado.



Ejemplo: C

WurtzitaRequiere un empaquetamiento hexagonal con la mitad de los sitios tetraédricos llenos con átomos para alcanzar una separación máxima entre cationes.

Ejemplos: ZnO, ZnS, ZnSe,

BeO, CdS, MnS

Las estructuras iónicas (y otras) pueden ser derivadas a partir de la ocupación de los huecos en los empaquetados densos.



TiO2

Rutilo

Anatasa



Perovskita

Fórmula general ABX3

Celda primitiva cúbica

Ejemplos: KNbO3, KTaO3, NaNbO3, LaFeO3



EspinelaHay tantos sitios octaédricos como tetraédricos ocupados.

La fórmula es XY2O4

Octaedros – Y, átomos trivalentes

Tetraedros – X, átomos divalentes

Ejemplos: MgAl2O4, CoAl2O4, CuCr2S4, NiFe2O4, Mg2TiO4.



Silicatos• Tienen fórmulas y estructuras complejas.• Las estructuras de aniones de silicatos se basan

en los siguientes principios:– Casi todas las estructuras de silicatos se construyen

de tetraedros de SiO4.– Los tetraedros se relacionan compartiendo esquinas

para formar unidades poliméricas más largas– No más de dos tetraedros de SiO4 pueden compartir

una esquina común (i.e. oxígeno).– Los tetraedros de SiO4 nunca comparten bordes o

caras con otros.



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