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LOS MATERIALES SÓLIDOS SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN LA REGULARIDAD CON QUE SE SITÚAN LOS
ÁTOMOS O IONES, UNOS RESPECTO DE OTROS
EN UN MATERIAL CRISTALINO, LOS ÁTOMOS SE SITÚAN EN UNADISPOSICIÓN REPETITIVA O PERIÓDICA A LO LARGO DE MUCHAS DISTANCIAS
ATÓMICAS, ES DECIR, EXISTE UN ORDEN DE LARGO ALCANCE TALQUE, AL SOLIDIFICAR O FORMARSE EL MATERIAL, LOS ÁTOMOS SE SITÚANSEGÚN UN PATRÓN TRIDIMENSIONAL REPETITIVO
LOS METALES, MUCHAS CERÁMICAS Y CIERTOS POLÍMEROSADQUIEREN ESTRUCTURAS CRISTALINAS EN CONDICIONES
NORMALES DE SOLIDIFICACIÓN O DE FORMACIÓN
LA MAYORÍA DE LOS SÓLIDOS SECARACTERIZAN POR ORDENAMIENTOS DE
ÁTOMOS O IONES QUE
VIBRAN EN TORNO A POSICIONES FIJAS EN SUS ESTRUCTURAS. ESTOS SÓLIDOS SEDENOMINAN
SÓLIDOS CRISTALINOS
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EL ORDEN DE LARGO ALCANCE NO EXISTE EN LOS MATERIALES QUE NOCRISTALIZAN, DENOMINADOS NO CRISTALINOS O AMORFOS. NO
PRESENTAN UNA DISPOSICIÓN INTERNA ORDENADA POR LO TANTO NOTIENEN NINGÚN PATRÓN DETERMINADO. EXISTE UN
ORDEN DE CORTO ALCANCE TAMBIÉN SE LES DENOMINA VIDRIOS Ó LÍQUIDOS SOBREENFRIADOS.
MUCHAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS,INCLUYENDO, LAS TÉRMICAS, ELÉCTRICAS, DIELÉCTRICAS, ÓPTICAS
Y MAGNÉTICAS, SON MUY SENSIBLES A LA ESTRUCTURA CRISTALINA
LOS ÁTOMOS O MOLÉCULAS QUE LO FORMAN NO SE ENCUENTRAN EN POSICIONES FIJAS DELCRISTAL Y POR TANTO, CARECEN DE UNA DISTRIBUCIÓN TRIDIMENSIONAL REGULAR
(a).- SiO2 cristalino SiO2 no cristalino
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CELDILLA UNIDAD
LA PRINCIPAL CARACTERÍSTICA DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA ES QUE ES
REGULAR Y REPETITIVA. CUANTIFICAR LA REPETITIVIDAD EXIGEDECIDIR QUÉ UNIDAD ESTRUCTURAL ES LA QUE SE REPITE
EL ORDEN ATÓMICO DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS INDICA QUE GRUPOS DEPOCOS ÁTOMOS FORMAN UN PATRÓN QUE SE REPITE EN EL ESPACIO
FORMANDO UN CRISTAL DE LA ESTRUCTURA.
AL DESCRIBIR LA ESTRUCTURA CRISTALINA CONVIENE DIVIDIRLA ENLAS PEQUEÑAS ENTIDADES, QUE SE REPITEN → CELDILLAS UNIDAD
(PARTE DEL CRISTAL QUE REPRODUCE SU GLOBALIDAD PORAPILAMIENTO REPETIDO)
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La estructura del sólido cristalino se representa mediante larepetición de la celda unidad en las tres direcciones del
espacio
Celdaunidad
Translacióneje y
Translacióneje X
Translacióneje Z
EN LA MAYORÍA DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS SONPARALELEPÍPEDOS/PRISMAS CON TRES CONJUNTOS DE CARAS
PARALELAS
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CELDILLA UNIDAD
EN LA FIGURA , Y DENTRO DEL AGREGADO DE ESFERAS, SE HA DIBUJADOUNA CELDILLA, QUE EN ESTE CASO ES UN CUBO.
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SISTEMAS CRISTALINOS
EXISTEN MUCHAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS DIFERENTES Y ESCONVENIENTE CLASIFICARLAS EN GRUPOS DE ACUERDO CON LAS
CONFIGURACIONES DE LA CELDILLA UNIDAD Y/O LA DISPOSICIÓN ATÓMICA
UNO DE ESTOS ESQUEMAS SE BASA EN LA GEOMETRÍA DE LA CELDILLAUNIDAD. SE ESTABLECE UN SISTEMA X, Y y Z DE COORDENADAS CUYOORIGEN COINCIDE CON UN VÉRTICE DE LA CELDILLA. LOS EJES X, Y y Z
COINCIDEN CON LAS ARISTAS DEL PARALELEPÍPEDO QUE SALEN DE ESTEVÉRTICE. LA GEOMETRÍA DE LA CELDILLA UNIDAD SE DEFINE ENFUNCIÓN DE SEIS PARÁMETROS DE RED: LA LONGITUD DE TRES
ARISTAS a, b y c Y LOS TRES ÁNGULOS INTERAXIALES , y g,
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Relacionesentre los
parámetros dered y lasgeometrías de
las celdillasunidad de lossiete sistemas
cristalinos.
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8/59Los catorce tipos de redes cristalinas. REDES DE BRAVAIS
ADEMÁS DE EN LOS VÉRTICES, LOS PUNTOS DE LA RED TAMBIÉN PUEDENAPARECER EN OTRAS POSICIONES DE LA CELDILLAS UNIDAD, PRODUCIENDO
14 TIPOS DE REDES CRISTALINAS
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Sistemas tetraédrico y de diamante.
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LAS ESTRUCTURAS DE MUCHOS SÓLIDOS SE PUEDEN DESCRIBIR ENTÉRMINOS DE ESFERAS APILADAS QUE REPRESENTAN ÁTOMOS O
IONES
ESPECIALMENTE ÚTIL ES EL ESTUDIO DE LAS FORMAS EN QUE SEPUEDEN APILAR DE LA FORMA MÁS COMPACTA POSIBLE ESFERAS DEIGUAL TAMAÑO
EN UNA CAPA, LAS ESFERAS SE DISPONEN DE FORMA QUE CADAESFERA QUEDA RODEADA DE OTRAS SEIS ESFERAS
LA APILACIÓN REGULAR DE ESTAS CAPAS, MANTENIENDO LA MÁXIMACOMPACTACIÓN, SE PUEDE PRODUCIR DE DOS MANERAS, DANDO
LUGAR A EMPAQUETAMIENTOS COMPACTOS HEXAGONALES OCÚBICOS
EMPAQUETAMIENTOS COMPACTOS DE ESFERAS.
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EMPAQUETAMIENTOS COMPACTOS DE ESFERAS.
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UNA CARACTERÍSTICA DE LAS ESTRUCTURAS COMPACTAS ES LA EXISTENCIADE DOS TIPOS DE AGUJEROS:
OCTAÉDRICOS TETRAÉDRICOS
SU IMPORTANCIA ESTRIBA EN QUE MUCHAS ESTRUCTURAS, INCLUYENDOLAS DE ALGUNOS COMPUESTOS IÓNICOS Y ALEACIONES, SE PUEDEN
DESCRIBIR COMO FORMADAS POR EMPAQUETAMIENTOS COMPACTOS EN LOSQUE IONES O ÁTOMOS ADICIONALES OCUPAN SUS AGUJEROS.
AGUJEROS EN EMPAQUETAMIENTOS COMPACTOS DE ESFERAS
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AGUJEROS EN EMPAQUETAMIENTOS COMPACTOS DE ESFERAS
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CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
ESTE NO ES EL CASO DE LASESTRUCTURAS CRISTALINASDE LOS MATERIALES
CERÁMICOS. EN GENERAL,LAS CERÁMICAS ESTÁN
CONSTITUIDAS POR MÁS DE
UN TIPO DE ÁTOMOS Y UNACOMBINACIÓN DE TIPOS DE
ENLACES.
LOS METALES FORMAN ESTRUCTURAS CRISTALINAS QUEPRESENTAN UN EMPAQUETAMIENTO, RELATIVAMENTE, ELEVADO Y
CONSISTEN EN ÁTOMOS DE LAS MISMAS DIMENSIONES YDISTRIBUCIÓN DE CARGA ELÉCTRICA, QUE ESTÁN UNIDOSMEDIANTE EL ENLACE METÁLICO
CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
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CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
TRES FACTORES SON CRÍTICOS A LAHORA DE DETERMINAR LA
ESTRUCTURA DE LOS COMPUESTOS
CERÁMICOS:
1.- BALANCE DE CARGAS PARAMANTENER LA NEUTRALIDAD
ELÉCTRICA GLOBAL
(ESTEQUIOMETRÍA DEL CRISTAL). LASUMA DE LAS CARGAS POSITIVASDEBE SER BALANCEADA POR UN
NÚMERO IGUAL DE CARGASNEGATIVAS. ESTE HECHO SE
REFLEJA EN LA FORMULA QUÍMICA
CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
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CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
TRES FACTORES SON CRÍTICOS A LA HORA DE DETERMINAR LAESTRUCTURA DE LOS COMPUESTOS CERÁMICOS:
2.- TAMAÑO DE LOS DIFERENTES ÁTOMOS (RELACIÓN ENTRERADIOS). PARA LOGRAR EL ESTADO DE MÁS BAJA ENERGÍA LOS
CATIONES Y LOS ANIONES TENDERÁN A MAXIMIZAR LASATRACCIONES Y MINIMIZAR LAS REPULSIONES
LAS ATRACCIONES SE MAXIMIZAN CUANDO CADA CATIÓN DE RODEA DE
TANTOS ANIONES COMO SEA POSSIBLE Y VICIVERSA
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INESTABLEESTABLECRÍTICAMENTE
ESTABLE
CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
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CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
TRES FACTORES SON CRÍTICOS A LA HORA DE DETERMINAR LA ESTRUCTURA DE LOSCOMPUESTOS CERÁMICOS:
3.- GRADO DE DIRECCIONALIDAD DE LOS ENLACES (TENDENCIA POR LA COVALENCIA YLA COORDINACIÓN TETRÉDRICA).
ESTA COMBINACIÓN TIENDE A AUMENTAR EL CARÁCTER COVALENTEDEL ENLACE Y A FAVORECER LA COORDINACIÓN TETRÉDRICA
En muchos compuestos, se observa la coordinación tetraédrica a pesar de que la relaciónentre los radios del catión y del anión predice otra cosa. Por ejemplo, muchos compuestoscon una relación de radios mayor de 0.414 cristalizan con disposiciones tetrédricas, entre
ellos están la blenda y la wurtzita. Esta situación se presenta cuando se aumenta elcarácter covalente del enlace, por ejemplo cuando
Cuando un anión es suficientemente grande y el núcleo noatrae los electrones externos (alta carga y radio grande) se
considera que es polarizable “blando”
Al unirse el anión electrostáticamente con una catión quetiene alta carga y pequeño tamaño, por lo que es polarizante(ablandador), se deforma su nube de electrones y se formaen cierto grado una superposición (enlace covalente) que
reduce la energía de red cristalina.
CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
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CRISTALOQUIMICA DE LAS CERÁMICAS
TRES FACTORES SON CRÍTICOS A LA HORA DE DETERMINAR LAESTRUCTURA DE LOS COMPUESTOS CERÁMICOS:
3.- GRADO DE DIRECCIONALIDAD DE LOS ENLACES (TENDENCIA PORLA COVALENCIA Y LA COORDINACIÓN TETRÉDRICA).
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EMPAQUETAMIENTO IÓNICO
OCHO ESFERAS
APILADAS PARA FORMARUN CUBO SIMPLE TIENEN
UNA POSICIÓNINTERSTICIAL,
RELATIVAMENTE,
GRANDE EN EL CENTRO
LA MAYOR PARTE DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS IÓNICAS DELAS CERÁMICAS CONSISTEN EN UN APILAMIENTO TRIDIMENSIONALDE LOS ANIONES CON LOS CATIONES MÁS PEQUEÑOS SITUÁNDOSE
EN LAS POSICIONES INTERSTICIALES.EL TAMAÑO DE LA POSICIÓN INTERSTICIAL VARÍA SEGÚN
EL MODO DE APILAMIENTO
LOS NÚMEROS DE COORDINACIÓN SON ALTOS (ALREDEDOR DE 6) YLAS ESTRUCTURAS COMPACTAS, AUNQUE MENOS QUE LAS
METÁLICAS, DEBIDO A QUE EL DISTINTO TAMAÑO Y LA CARGA
ELÉCTRICA DE ANIÓN Y CATIÓN LIMITAN SU EMPAQUETAMIENTO
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HUECOS OCTAEDRICOS
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADAEN LAS CARAS
NOCT(FCC) = (12/4)+1=4
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADAEN EL CUERPO
NOCT(BCC)= (12/4)+(6/2)= 3+3 = 6
1 1 1
2 4 8ac vi
N Interiores Caras Aristas Vértices N N N N
HUECOS/ATOMOS = 4/4 = 1
HUECOS/ATOMOS = 6/2 = 3
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HUECOS TETRAEDRICOS
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADAEN LAS CARAS
NTET = 8
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADAEN EL CUERPO
NTET
= 6x4x(1/2) = 12
1 1 1
2 4 8ac vi
N Interiores Caras Aristas Vértices N N N N
Caras del cubo
Número de huecos en cada cara
Grado de pertenencia
HUECOS/ATOMOS = 8/4 = 2
HUECOS/ATOMOS = 12/2 = 6
1 1 1
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HUECOS OCTAEDRICOS
NOCT = (12/4)+1=4
NTET = 8
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADAEN LAS CARAS
HUECOS TETRAEDRICOS
1 1 1
2 4 8ac vi
N Interiores Caras Aristas Vértices N N N N
HUECOS/ATOMOS = 8/4 = 2
HUECOS/ATOMOS = 4/4 = 1
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HUECOS OCTAEDRICOS
ESTRUCTURA CUBICA CENTRADA EN EL CUERPO
HUECOS TETRAEDRICOS
NOCT(BCC)= (12/4)+(6/2)= 3+3 = 6
HUECOS/ATOMOS = 6/2 = 3
NTET = 6x4x(1/2) = 12
HUECOS/ATOMOS = 12/2 = 6
INSERCION OCTAEDRICA EN EL SISTEMA FCC (CCP)
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INSERCION OCTAEDRICA EN EL SISTEMA FCC (CCP)
2 2
4 24 2 2 2 , 2 2 1
2 2
4
2
s i
s
s s si i
s
r r a
r r a r r r r
r
a
21 0.414
2
i
s
r
r
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INSERCION TETRAEDRICA EN EL SISTEMA FCC (CCP)
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INSERCION OCTAEDRICA EN EL SISTEMA BCC (CCC)
INSERCION TETRAEDRICA EN EL SISTEMA BCC (CCC)
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INSERCION TETRAEDRICA EN EL SISTEMA BCC (CCC)
2 2 2
2 22 2 5
4 16 16
4
, 4 3,2 4 3
4 55 5 5, 1
4 4 33 3
5
1 0.2913
s si i
s
s
s s s si i
i
s
a a ar r AB BC r r
r a a AB BC r a a
r r ar r r r
r
r
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HUECOS TETRAÉDRICOS
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Ntet = 2+ (2+2)(1/6) + (2+2)(1/3) = 2 + (4/6)+(4/3) = 4
Noct =2
HUECOS OCTAEDRICOS
NoctT = 3 prismasx2 (huecos/prima) = 6
(Huecos octaedricos/Atomos) == [6/(3+2(1/2)+12(1/2)(1/3))] = 6/6 = 1
HUECOS TETRAEDRICOS
NtetT = 3 prismasx4 (huecos/prima) = 12
(Huecos tetraedricos/Atomos) == [12/(3+2(1/2)+12(1/2)(1/3))] = 12/6 = 2
Á
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ESTRUCTURAS CRISTALINAS CERÁMICAS
LA MAYORÍA DE LAS CERÁMICAS SON COMPUESTOS FORMADOS PORELEMENTOS METÁLICOS Y NO METÁLICOS CUYOS ENLACES
INTERATÓMICOS PUEDEN SER DE CARÁCTER TOTALMENTE IÓNICO,DE CARÁCTER PREDOMINANTEMENTE IÓNICO CON ALGÚN CARÁCTERCOVALENTE, DE CARÁCTER PREDOMINANTEMENTE COVALENTE CON
ALGÚN CARÁCTER IÓNICO O DE CARÁCTER TOTALMENTECOVALENTE
PUESTO QUE EL ENLACE ATÓMICO EN LOS MATERIALES CERÁMICOSES PARCIALMENTE O TOTALMENTE IÓNICO, MUCHAS ESTRUCTURAS
CRISTALINAS DE LOS MATERIALES CERÁMICOS PUEDEN SERPENSADAS COMO COMPUESTAS DE IONES ELÉCTRICAMENTE
CARGADOS EN LUGAR DE ÁTOMOS
ESTRUCTURAS CRISTALINAS CERÁMICAS
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PUESTO QUE LAS CERÁMICAS ESTÁN COMPUESTAS USUALMENTEPOR AL MENOS DOS ELEMENTOS Y A MENUDO POR MÁS DE DOS,
SUS ESTRUCTURAS CRISTALINAS SON GENERALMENTE MÁSCOMPLEJAS QUE LA DE LOS METALES
LA MAYORÍA DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS CONSISTEN ENDISPOSICIONES COMPACTAS DE LOS ANIONES CON UNO O MÁS TIPOS DECATIONES POSICIONADOS EN HUECOS TETRAÉDRICOS U OCTAÉDRICOS.
EN ESTAS ESTRUCTURAS TIENDE A PREDOMINAR EL ENLACE IÓNICO
ESTRUCTURAS CRISTALINAS CERÁMICAS
OTRAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS CERÁMICAS CONSISTEN ENTETRAEDROS Y/O OCTAEDROS AISLADOS QUE SE UNEN ENTRE SI
COMPARTIENDO VÉRTICES O CARAS.
ESTAS ESTRUCTURAS NO PRESENTAN UN EMPAQUETAMIENTO TANELEVADO COMO LAS DE LOS METALES Y POSEEN UN GRADO ALTO DE
ENLACE COVALENTE DIRECCIONAL
S C S C Á C S CO SO O O
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LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS CERÁMICAS CON UN SOLOELEMENTO NO SON MUY ABUNDANTES.
LA MÁS IMPORTANTE ES LA ESTRUCTURA TIPO [DIAMANTE] QUE ESTA COMPUESTA POR EL CARBONO, QUE ES UN
ELEMENTO QUE EXISTE EN VARIAS FORMAS POLIMÓRFICAS,ASÍ COMO EN ESTADO AMORFO.
ESTRUCTURAS CERÁMICAS CON UN SOLO ELEMENTO
ELEMENTOS CON ESTRUCTURA DEL DIAMANTE
Cristal a (Å) Cristal a (Å)
C (Carbono) 3,56 Ge (Germanio) 5,65
Si (Silicio) 5,43 Sn (Estaño) 6,46
El parámetro a corresponde a la arista de la celda cúbica
EL DIAMANTE PUEDE CONSIDERARSE COMO UNA ESTRUCTURA DERIVADA
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Huecostetraédricos(Estructura
FCC): 8
DE LA ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS, RELLENÁNDOSELA MITAD DE LOS HUECOS TETRAÉDRICOS EXISTENTES POR ÁTOMOS
IGUALES A LOS DEL EMPAQUETAMIENTO.
Celdilla unidad de laestructura cúbica del diamante
Huecosoctaédricos(Estructura
FCC): 4
LA CELDA PRIMITIVA CONSISTE EN DOS REDES CÚBICAS CENTRADA EN LASCARAS, LA PRIMERA CENTRADA EN EL PUNTO (0,0,0), Y LA SEGUNDA ESTÁ
CENTRADA EN EL (¼,¼ ,¼), O SEA QUE ESTÁ DESPLAZADA ¼ RESPECTO LADIAGONAL DEL CUBO DE LA PRIMERA RED.
ESTRUCTURAS CERÁMICAS TIPO CLORURO DE SODIO
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LOS ANIONES DE MAYORESDIMENSIONES Cl FORMAN UNEMPAQUETAMIENTO CÚBICO
DENSO, EN EL CUAL TODOSLOS HUECOS OCTAÉDRICOSESTÁN OCUPADOS POR LOSCATIONES Na, EN TANTO QUELOS HUECOS TETRAÉDRICOS
ESTÁN TOTALMENTEDESOCUPADOS
LA RED DEl NaCl PUEDECONSIDERARSE COMO EL
CONJUNTO DE DOSESTRUCTURAS CENTRADAS
EN LAS CARAS, CADA UNA DELAS CUALES CONTIENE
ÚNICAMENTE IONES DE UNSOLO SIGNO
CELDILLA UNIDAD:
4 IONES Na+
4 IONES Cl-
NC = 6
r Na+ = 0,116 nmr Cl- = 0,181 nm(r Na+/r Cl-) = 0,64
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LA ESTRUCTURA TIPO BLENDA DE CINC ORDINARIA O ESFALERITA (ZnS) ESTÁBASADA EN UN EMPAQUETAMIENTO CÚBICO COMPACTO DE ANIONES S2 –, EN
EL QUE LOS CATIONES Zn2+ OCUPAN LA MITAD DE LOS AGUJEROSTETRAÉDRICOS. LOS CATIONES SE COLOCAN EN LOS HUECOS DE TAL MODO
QUE SU SEPARACIÓN SEA MÁXIMA
Los doselementos
forman cuatroorbitales
híbridos (sp3)dirigidos hacialos vértices deun tetraedrocon el núcleo
S
Zn
r Zn2+ = 0,74 nmr S2- = 0,170 nm(r Zn2+/r S2-) = 0,435
CN = 4
CN = 4
ESTRUCTURA DE LAS CERÁMICAS COVALENTES / SiC
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ESTRUCTURA DE LAS CERÁMICAS COVALENTES / SiC
≈88 %
r Ca2+ = 0,106 nm (r 2+/r ) = 0 797 CN = 8
ESTRUCTURA CRISTALINA
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sp3-Orbital.svg
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Ca ,r F- = 0,133 nm
(r Ca2+/r F-) = 0,797, CNC = 8TIPO FLUORITA
LA ESTRUCTURA DE LA FLUORITA (CaF2) ESTÁ BASADA EN UNÚ
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EMPAQUETAMIENTO CÚBICO CENTRADO EN LAS CARAS DE CATIONES (IONES Ca2+), EN EL QUE LOS ANIONES (IONES F-) OCUPAN TODOS LOS
HUECOS TETRAÉDRICOS (HAY DOS VECES MÁS DE ANIONES QUE DE CATIONES)
LA ESTRUCTURA ANTIFLUORITA ES IDÉNTICA A LA FLUORITA, PEROINTERCAMBIANDO CATIONES Y ANIONES (POR EJEMPLO, K2O, Li2O, Li2S)
FLUORCALCIO
CADA CATIÓNESTÁ
RODEADO DE8 ANIONES YCADA ANIÓN
DE 4CATIONES
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FLUOR
CALCIO
OTROS COMPUESTOS QUE TIENEN LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE
http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Coords/CaF2Bcell.cmdf
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OTROS COMPUESTOS QUE TIENEN LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE
LA FLUORITA INCLUYEN A CeO2, UO2, PuO2, ZrO2, ThO2, HfO2
LAS FORMAS POLIMORFICAS DEL ZrO2 Y DEL HfO2 ESTABLES A
TEMPERATURA AMBIENTE TIENEN UNA ESTRUCTURA TIPO[FLUORITA] DISTORSIONADA CON UNA SIMETRÍA MONOCLÍNICA
ESTRUCTURAFLUORITA
ESTRUCTURAANTIFLUORITA
ANION (O2-)
CATIÓN (K+)
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a) CÚBICA b) TETRAGONAL c) MONOCLÍNICA
ESTRUCTURA DEL CORINDON Al2O3 (M2X3)
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La estructura tipo [Corindón] es una estructura binaria de granimportancia. El óxido de aluminio, Al2O3, es el material más
importante que posee dicha estructura.Otros materiales son: Fe2O3-α, Cr 2O3, Ti2O3, V2O3, Ga2O3 y Rh2O3
Se trata de una red de Bravais romboédrica, pero que seaproxima mucho a una red hexagonal.
Hay 30 iones por cada celda unidad y la formula química Al2
O3
exige queestos 30 iones estén divididos en
12 Al3+ y 18 O2-
2 3 ( 2 3)
Los aniones O2- están dispuestos en un empaquetamiento
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p p qpróximo al hexagonal compacto y LOS CATIONES
RELLENAN 2/3 DE LOS HUECOS OCTAÉDRICOS. El númerode coordinación de los cationes es 6 y el de los aniones 4
Para lograr una distribución uniforme de los cationes y de losaniones, cada octaedro Al-O comparte una cara y tres aristas
con un octaedro adyacente.
r Al3+ = 0,057 nmr O2- = 0,132 nm
(r U4+/r O2-) = 0,432
NoctT = 3 prismasx2 (huecos/prima) = 6 Huecos rellenos = (2/3)6 = 4
(Huecos octaedricos/Atomos) == [6/(3+2(1/2)+12(1/2)(1/3))] = 6/6 = 1 Balance carga: 4x3 = 6x2
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LOS CATIONES SECOLOCAN EN LOS
HUECOS DE TAL MODOQUE SU SEPARACIÓN
SEA MÁXIMA
HUECOS OCTAEDRICOS
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Ntet = 2+ (2+2)(1/6) + (2+2)(1/3) = 2 + (4/6)+(4/3) = 4
Noct =2
HUECOS OCTAEDRICOS
NoctT = 3 prismasx2 (huecos/prima) = 6
(Huecos octaedricos/Atomos) == [6/(3+2(1/2)+12(1/2)(1/3))] = 6/6 = 1
HUECOS TETRAEDRICOS
NtetT = 3 prismasx4 (huecos/prima) = 12
(Huecos tetraedricos/Atomos) == [12/(3+2(1/2)+12(1/2)(1/3))] = 12/6 = 2
ESTRUCTURAS CERÁMICAS TERNARIAS
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MUCHAS CERÁMICAS COMERCIALES IMPORTANTES CONESTRUCTURAS TERNARIAS TIENEN COMPOSICIONES CON
MÁS DE TRES ELEMENTOS
DONDE MÁS DE UN ELEMENTO DE TAMAÑO COMPARABLE OCUPA UNMISMO TIPO DE
POSICIÓN ESTRUCTURAL.ASÍ, CUANDO SE EXPLORAN ESTRUCTURAS TERNARIAS, SE HARÁ
ÉNFASIS EN LAS POSICIONES ESTRUCTURALES MÁS BIEN QUE EN LA
COMPOSICIÓN QUÍMICA.
UNA ESTRUCTURA CERÁMICA TERNARIA CONSISTE, GENERALMENTE,ORDENAMIENTO DE ANIONES, COMPACTO O PRÓXIMO AL COMPACTO,
CON DOS CATIONES DE DIFERENTES TAMAÑOS O CARGAS, QUE SE
AJUSTAN EN LAS POSICIONES INTERSTICIALES APROPIADAS
LAS ESTRUCTURAS TERNARIAS SON SUMAMENTE IMPORTANTES PARA LA TECNOLOGÍADE LAS CERÁMICAS AVANZADAS
MUCHAS DE LAS COMPOSICIONES DE MATERIALES USADOS COMO DIELÉCTRICOSAVANZADOS, MATERIALES MAGNÉTICOS, SUPERCONDUCTORES Y MATERIALES
ÓPTICOS TIENEN ESTRUCTURAS TERNARIAS.
La estructura tipo [perovskita] implica CATIONES GRANDES (tamañoi il l ió ) d á d UN SEGUNDO CATIÓN MÁS PEQUEÑO
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similar al anión), además de UN SEGUNDO CATIÓN MÁS PEQUEÑOEL CATIÓN GRANDE SE UNE A LOS ANIONES EN UN ORDENAMIENTO
CÚBICO COMPACTO (FCC) Y ASÍ TIENE UN NÚMERO DECOORDINACIÓN IGUAL A 12.
EL CATIÓN MÁS PEQUEÑO LLENA UN CUARTO DE LOS LUGARESINTERSTICIALES OCTAÉDRICOS.
Existen cinco iones (un Ca2+, un Ti4+ y tres O2-) por celda unitaria.
r Ti4+ = 0,064 nmr Ca2+ = 0,106 nm
r Sr 2+ = 0,127 nm r O2- = 0,132 nm
(r Ti4+/r O2-)=0,485(r Ca2+/r O2-)=0,803
HUECO OCTAEDRICO
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(A).- VISTA CON EL CATIÓN A EN EL CENTRO DE UNCUBO Y EL CATIÓN B EN LOS VÉRTICES. LOS
ANIONES X ESTÁN EN EL CENTRO DE CADA LADODEL CUBO, MOSTRANDO LAS CUERDAS DE
OCTAEDROS BX6 COMPARTIENDO VÉRTICES, queSE EXTIENDEN EN TRES DIMENSIONES
PERPENDICULARMENTE ENTRE ELLAS A LOLARGO DE LAS DIRECCIONES CRISTALOGRÁFICAS
[100], [010] Y [001]. (B).- VISTA CON LOS ANIONES EN LAS POSICIONESCENTRADAS DE LAS CARAS DEL CUBO, EL CATIÓN
A EN LOS VÉRTICES DE CUBO Y EL CATIÓN B ENEL CENTRO DEL CUBO.
ESTRUCTURA TIPO
[PEROVSKITA IDEAL]
(A)
(B)
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CALCIO
TITANIO
OXÍGENO
ESTRUCTURADE LA
PEROVSKITA
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ESTRUCTURAS CERÁMICAS CON MAS DE TRES ELEMENTOS
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La celda unitaria del compuesto YBa2Cu3O7 aunque parece sercompleja, su bloque básico de construcción es la estructura simple de las
perovskitas, ABO3, que tienen una relación de dos átomos de metal por
cada tres átomos de oxígeno.
La celda unitaria delsuperconductor
1-2-3 resulta del apilamiento de
tres celdas cúbicas en las cuales,los átomos de Y (3+,r=0,106 nm) yBa (2+;r=0,143 nm), se encuentranocupando las posiciones del Ca, yel Cu(1+, r=0,096 nm); 2+, r=0,072
nm) las del Ti
De este modo resulta una celdaortorrómbica, cuyos parámetros
son: a = 3.817 Å,
b = 3.882 Å y c = 11.671 Å.
(Ca)
(Ti)
http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Coords/YBCO.cmdf
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YBa2Cu3O7 can be viewed as an Oxygen Deficient Perovskita
Y (3+) y Ba (2+)se encuentranocupando lasposiciones delCa, y el Cu(2+)
las del Ti
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