ESTRUCTURA AMORFA

El sólido amorfo es un estado sólido de la materia, en el que las partículas que conforman el sólido carecen de una estructura ordenada. Estos sólidos carecen de formas bien definidas. Esta clasificación contrasta con la de sólidos cristalinos, cuyos átomos están dispuestos de manera regular y ordenada formando redes cristalinas.

Muchos sólidos amorfos son mezclas de moléculas que no se pueden apilar bien. Casi todos los demás se componen de moléculas grandes y complejas. Entre los sólidos amorfos más conocidos destaca el vidrio.

Un mismo compuesto supermercado, según el proceso de solidificación, puede formar una red cristalina o un sólido amorfo. Por ejemplo, según la disposición espacial de las moléculas de sílice , se puede obtener una estructura cristalina (el cuarzo) o un sólido amorfo (el vidrio)

Propiedades de los sólidos amorfos

Las moléculas de los sólidos amorfos están distribuidas al azar lo que se traduce en que las propiedades físicas microscópicas del sólido son isótropas, idénticas en todas las direcciones .

Los sólidos amorfos tienen una temperatura característica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes. Esta temperatura se conoce como temperatura de transición vítrea (T_g). La temperatura de transición a vidrio de un material amorfo puede reducirse añadiendo moléculas pequeñas, denominadas "plastifica dores", que se adaptan entre las moléculas vítreas y les proporciona mayor movilidad.

Una consecuencia directa de la disposición irregular de las partículas en un sólido amorfo, es la diferencia de intensidad que toman las fuerzas intermoleculares entre las mismas, de ahí que la fusión se alcance a distintas temperaturas, según la proporción de las distintas partículas que forman la muestra. De ello se deduce que un sólido amorfo no tiene un punto de fusión definido, sino que dicha transformación acontece en un intervalo de temperatura. Cuando se calienta un sólido amorfo, la sustancia no manifiestan un punto de fusión, aunque se ablandan progresivamente aumentando su tendencia a deformarse. En contraste, la temperatura de fusión de un sólido cristalino es precisa y está bien definida. La distribución de los átomos y superficies de un sólido es variada, la distribución de los electrones provoca que las fuerzas de atracción o enlaces tengan algunas características de cada tipo de objeto.

En cuanto a sus propiedades elásticas, se puede afirmar que los sólidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales. Por ejemplo, al aplicar una carga a un material amorfo en un intervalo racionado de tiempo, la sustancia desarrollará una deformación pseudo-permanente, es decir, fluirá como si fuera un líquido de viscosidad muy alta.

Respecto al magnetismo, los metales amorfos presentan las propiedades magnéticas más notables, comportándose como materiales ferromagnéticos (aquellos en los que se produce un ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos en la misma dirección y sentido)

METALURGIA. PRINCIPALES METALES Y ALEACIONES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA

Al referirnos a los metales en la industria que son más usados debemos hablar de una gran variedad de opciones que pueden ser empleados de diferentes maneras, dependiendo de sus características.

Ahora y si te has interesado en conocer los metales más usados en la industria general, sus aplicaciones y sus particularidades a continuación podrás conocer en mayor detalle cada uno de estos.

• Para comenzar debes tener claro que los metales en la industria suelen ser usados en la construcción de edificaciones, sobre todo en la parte estructural tanto de casas como de edificios medianos o grandes.
• Además ha de considerarse que los metales también son usados, en menor medida, en la construcción y adecuación de los espacios interiores.
• Así mismo los metales se usan en la industria del transporte, en la elaboración de diferentes clases de vehículos.
• El uso del metal en las industrias también permiten la industria alimenticia, la industria médica, entre otras.
• Y no podemos dejar de destacar el uso que se le da a los metales como conductores, debido a su gran capacidad para conducir electricidad así como calor. Respecto a esto debes saber que cuando se realiza la aleación de metales, es decir se mezclan dos o más de ellos, se obtiene un producto final de buena conductividad térmica y eléctrica. Ahora, en todo caso esta conductividad es mayor en los metales que se presentan puros

Como habrás visto los usos que se le dan a los metales en la industria son amplios y por ello es el momento de conocer los tipos más usados.

TEORIA DE ESTADO CRISTALINO Y VITREO

ESTADO VÍTREO

El estado vítreo es amorfo, caracterizado por la rápida ordenación de las moléculas para obtener posiciones definidas.

Los cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos moderados se deforman de manera generalmente elástica. Sin embargo, al igual que los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótropos, transparentes a la mayor parte del espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su estructura interna a través de medios como la difracción de rayos X, da lugar a bandas de difracción difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan, su viscosidad va disminuyendo paulatinamente –como la mayor parte de los líquidos- hasta alcanzar valores que permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y por ejemplo tomar la forma del recipiente que los contiene como verdaderos líquidos. No obstante, no presentan un punto claramente marcado de transición entre el estado sólido y el líquido o "punto de fusión".

Todas estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el estado vítreo no como un estado de la materia distinto, sino simplemente como el de un líquido en estado  líquido con una viscosidad tan alta que le confiere aspecto de sólido sin serlo. Esta hipótesis implica la consideración del estado vítreo como un estado estable  al que una energía de activación suficiente de sus partículas debería conducir a su estado de equilibrio, es decir, el de sólido cristalino. El estado vítreo es amorfo, caracterizado por la rápida ordenación de las moléculas para obtener posiciones definidas

Las sustancias susceptibles de presentar un estado vítreo pueden ser tanto de naturaleza inorgánica como orgánica, entre otras:

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Elementos químicos: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au.

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Óxidos: SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, y algunas de sus combinaciones.

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Compuestos: As₂S₃, GeSe₂, P₂S₃, BeF₂, PbCl₂,.

CARACTERÍSTICAS DE UN MATERIAL VÍTREO

Estado de la materia caracterizado por poseer una disposición atómica que no muestra una estructura ordenada de largo alcance, como es característico del estado cristalino. El aspecto atómico es el de un líquido, con los átomos distribuidos en posiciones aleatorias y cuyo único rasgo de cierta regularidad es una separación entre átomos vecinos aproximadamente constante. Sin embargo, el tiempo de permanencia de estos átomos en sus posiciones de equilibrio es relativamente.

Podemos definir a un vidrio como un líquido que ha perdido su habilidad para fluir, o bien, como un material sólido amorfo con características estructurales de líquido y que presenta una transición vítrea. La manera más fácil de formar un vidrio es enfriando un líquido lo suficientemente rápido para evitar que la cristalización ocurra.

Para entender el proceso de transformación de líquido a vidrio se pueden monitorear los cambios de entalpía o volumen en función de la temperatura. La figura 1 muestra cómo, al bajar la temperatura de un líquido, dos cosas pueden ocurrir:

1) Si el líquido cristaliza, se observa una discontinuidad en la propiedad observada a la temperatura de fusión (línea punteada), correspondiente a una transformación de primer orden.

2) Si la cristalización es “ignorada”, el líquido pasa a un estado meta estable súper enfriado (línea gris obscuro) y la curva permanece con la misma pendiente. Al continuar enfriando llega un momento en que la pendiente de la curva sufre un cambio y a esta temperatura se le conoce como temperatura de transición vítrea (Tg) y es a la temperatura a la cual el vidrio es formado.

ESTRUCTURA DE CRISTALINAS

CONCEPTO Y CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS CRISTALINOS

Cúbica

En el sistema cúbico los ejes del cristal son perpendiculares entre sí; los lados de las caras miden lo mismo y las redes cúbicas pueden ser simples, centradas en el cuerpo o centradas en las caras. El 12% de los minerales cristalizan en este sistema cúbico, como el cobre, la plata o el oro.

Tetragonal

Al igual que en el sistema cúbico, los ejes del cristal, en el sistema tetragonal, son perpendiculares entre sí, sólo que ahora únicamente dos de los lados de las caras miden lo mismo, siendo el tercero diferente. Estas redes del sistema tetragonal pueden ser simples o centradas en el cuerpo. Al sistema tetragonal pertenecen el 10% de los minerales, entre ellos, el circón, el rutilo y la calcopirita.

cristali

La red cristalina está formada por iones de signo opuesto, de manera que cada uno crea a su alrededor un campo eléctrico que posibilita que estén rodeados de iones contrarios.

Los sólidos cristalinos mantienen sus iones prácticamente en contacto mutuo, lo que explica que sean prácticamente incompresibles. Además, estos iones no pueden moverse libremente, sino que se hallan dispuestos en posiciones fijas distribuidas desordenadamente en el espacio formando retículos cristalinos o redes espaciales. Los cristalográficos clasifican los retículos cristalinos en siete tipos de poliedros llama sistemas cristalográficos. En cada uno de ellos los iones pueden ocupar los vértices, los centros de las caras o el centro del cuerpo de dichos poliedros. El más sencillo de éstos recibe el nombre de celdilla unidad.

Uno de los parámetros básicos de todo cristal es el llamado índice de coordinación que podemos definir como el número de iones de un signo que rodean a un ion de signo opuesto. Podrán existir, según los casos, índices diferentes para el La red cristalina está formada por iones de signo opuesto, de manera que cada uno crea a su alrededor un campo eléctrico que posibilita que estén rodeados de iones contrarios.

Los sólidos cristalinos mantienen sus iones prácticamente en contacto mutuo, lo que explica que sean prácticamente incompresibles. Además, estos iones no pueden moverse libremente, sino que se hallan dispuestos en posiciones fijas distribuídas desordenadamente en el espacio formando retículos cristalinos o redes espaciales. Los cristalógrafos clasifican los retículos cristalinos en siete tipos de poliedros llama sistemas cristalográficos. En cada uno de ellos los iones pueden ocupar los vértices, los centros de las caras o el centro del cuerpo de dichos poliedros. El más sencillo de éstos recibe el nombre de celdilla unidad.

Uno de los parámetros básicos de todo cristal es el llamado índice de coordinación que podemos definir como el número de iones de un signo que rodean a un ion de signo opuesto. Podrán existir, según los casos, índices diferentes para el catión y para el anión.y para el anión.

TUTORIA DE LOS SOLIDOS

ESTADO SOLIDO O CRISTALINO 

A temperatura ambiente la mayoría de los materiales de la corteza terrestre son sólidos como por ejemplo la arena, el cuarzo la piedra caliza, las rocas etc. Es el estado de agregación que predomina en la naturaleza.

                                                                                     

Los sólidos se pueden dividir en dos formas: en amorfos y cristalinos.

Un sólido cristalino: Se caracteriza por poseer rigidez y orden de largo alcance; sus moléculas, átomos o iones ocupan posiciones específicas. El centro de cada una de las posiciones se llama punto reticular, y el orden geométrico de estos puntos reticulares se llama estructura cristalina

“TIPOS  DE SÓLIDOS “

SÓLIDOS Iónicos: Están constituidos por especies cargadas: iones positivos (cationes) y los iones negativos (aniones). dichos iones se encuentran unidos por medio de fuerzas electrostáticas. Son duros quebradizos, de alto punto de fusión, malos conductores del calor y de la electricidad. Ej. NaCl, LiF, MgO.

Si consideramos la estructura del NaCl, red cubica centrada en las caras, se podrá observar que la longitud de la arista de la celda unitaria es el doble de la suma de los radios ionices de Na+ y Cl -.

SÓLIDOS Covalentes: Están formadas por átomos enlazados por uniones covalentes en una red que se extiende entre dimensiones. Son ejemplos bien conocidos los dos ALÓTROPOS del carbono: el diamante y el grafito. En el diamante cada átomo esta unida a otros 4 átomos de C. En el grafito, los átomos de carbono están acomodados enanillos de 6 miembros. Estos sólidos son duros, de alto punto de fusión, malos conductores de calor y de la electricidad (excepto el diamante que es un buen conductor térmico).

Otro tipo de cristal covalente es el cuarzo, este es parecido al diamante en muchos aspectos, tales como dureza y punto de fusión alto.

SÓLIDOS Moleculares: Es un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por moléculas y las fuerzas de atracción entre ellas son del tipo Van der Waals y/o enlaces hidrógenos. Un ejemplo de este tipo de cristales el dióxido de azufre sólido, en el cual la fuerza de atracción predominante es de interacción dipolo-dipolo. los enlaces hidrógenos intermoleculares son los responsables de mantener la red tridimensional del hielo. Otros ejemplos: Son el yodo. P4,S8, sacarosa, agua, etc.

Estos sólidos son suaves, bajo punto de fusión, malos conductores del calor y de la electricidad.

SÓLIDOS Metálicos: Cada punto de su red esta ocupada por un átomo del mismo metal. Los cristales metálicos son del tipo cubico centrados en el cuerpo, cúbicos centrados en las caras o hexagonales compactos. Los átomos se hallan unidos por medio de enlaces metálicos. Son suaves o duros, de bajos a altos puntos de fusión, buenos conductores de calor y de la electricidad. Ej. Todos los elementos metálicos como el Fe, Cu, Mg, etc.

tutoria de quimica

ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES

Una celda unitaria la unidad estructural que se repite en un solido, cada solido cristalino

se representa con cada uno de los siete tipos de celdas unitarias que existen y cualquiera

que se repita . si estos átomos o iones se colocan ordenadamente siguiendo un modelo que se repiten en las tres direcciones del espacio se dice que el material es cristalino.

Los materiales de cerámica: como los ladrillos, el vidrio la loza, los aislantes y los abrasivos, tienen escasas conductividad tanto eléctrica como térmica y aunque pueden tener buena resistencia y dureza son deficientes en ductilidad y resistencia al impacto.

Cristales Metálicos. La estructura de los cristales metálicos es más simple porque cada punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal. Se caracterizan por tener pocos electrones débilmente ligados a sus capas más externas. Están cargados positivamente. Características más comunes: Buena conductividad eléctrica. Buena conductividad  térmica. Alta resistencia mecánica. Rigidez. Ductilidad. El 90% de los Metales cristalizan en 3 estructuras densamente empaquetadas:  (cúbica centrada en el cuerpo):Hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otro en el centro. Átomo: El átomo es la unidad de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Pero lo que le da sus propiedades es su estructura cristalina. La estructura física de los sólidos es gracias a la colocación de sus átomos, moléculas y las fuerzas que las unen. Dependiendo de cómo sean las celdas de los cristales hay 7 sistemas cristalinos y 14 retículos espaciales diferentes.

TEORÍA DE BANDAS

La teoría de bandas está basada en la mecánica cuántica y procede de la teoría de los orbitales moleculares (TOM). En esta teoría, se considera el enlace metálico como un caso extremo del enlace covalente, en el que los electrones de valencia son compartidos de forma conjunta y simultánea por todos los cationes. Desaparecen los orbitales atómicos y se forman orbitales moleculares con energías muy parecidas, tan próximas entre ellas que todos en conjunto ocupan lo que se franja de denomina una "banda de energía".

Aunque los electrones van llenando los orbitales moleculares en orden creciente de energía, estas son tan próximas que pueden ocupar cualquier posición dentro de la banda.

La banda ocupada por los orbitales moleculares con los electrones de valencia se llama banda de valencia, mientras que la banda formada por los orbitales moleculares vacíos se llama banda de conducción. A veces, ambas bandas se solapan energéticamente hablando.

Este modelo explica bastante bien el comportamiento eléctrico no solo de las sustancias conductoras sino también de las semiconductoras y las aislantes.

En los metales, sustancias conductoras, la banda de valencia se solapa energética mente con la banda de conducción que está vacía, disponiendo de orbitales moleculares vacíos que pueden ocupar con un mínimo aporte de energía, es decir, que los electrones están casi libres pudiendo conducir la corriente eléctrica.

En los semiconductores y en los aislantes, la banda de valencia no se solapa con la de conducción. Hay una zona intermedia llamada banda prohibida.

En los semiconductores, como el Silicio o el Germanio, la anchura de la banda prohibida no es muy grande y los electrones con suficiente energía cinética pueden pasar a la banda de conducción, por esa razón, los semiconductores conducen la electricidad mejor en caliente. Sin embargo, en los aislantes, la banda prohibida es tan ancha que ningún electrón puede saltarla. La banda de conducción está siempre vacía.

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