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PRACTICA 3 Estructuras Cristalinas Objetivo -Definir que es una estructura cristalina. -Que son las redes de Bravais. -Realizar un prototipo de un arreglo cristalino compacto y tridimensional. Material -Esferas de unicel -Colores -Palillos -Hilo transparente -Pegamento para unicel. Desarrollo experimental Elaborar con las esferas de unicel 4 modelos de estructuras cristalinas del modelo compacto y 4 modelos de estructuras cristalinas del modelo tridimensional. Centrada en las caras. Primitiva. Primitiva. Centrada en el cuerpo. Triclínico. Hexagonal. Romboédrico. Primitiva. Cuestionario Defina que es un punto de red. Una red es una colección de puntos, llamados puntos de red, ordenados en un patrón periódico de tal modo que los alrededores de cada punto de la red son idénticos. Una red puede ser uni, bi o tridimensional. En la ciencia e ingeniería de los materiales se usa el concepto de red para describir los arreglos de átomos o de iones. Un grupo de uno o más átomos ubicados en forma determinada entre sí, y asociados con cada punto de red, se llama motivo, motif o base. Se obtiene una estructura cristalina sumando la red y la base; es decir: estructura cristalina = red + base. Defina que es un parámetro de red. El parámetro de red hace referencia a la distancia constante entre las celdas unitarias en una estructura cristalina. Defina que es una estructura cristalina. La estructura cristalina se refiere a la forma en la que están organizados o empaquetados los átomos, iones o moléculas en los sólidos cristalinos tales como los diamantes, la sal (cloruro de sodio) o el azúcar (sacarosa). Los sólidos cristalinos están formados redes tridimensionales de unas unidades idénticas denominadas celdas unitarias. Estas se asemejan a pequeños bloques de construcción idénticos (como legos) que se unen entre sí para formar los cristales que podemos ver a simple vista. La estructura cristalina consiste en una descripción de la forma de esta celda unitaria y de la posición exacta que tiene cada átomo dentro de dicha celda. Defina que es una celda unitaria. La celda unitaria es un espacio o región imaginaria que representa la mínima expresión de un todo; que, en el caso de la química, el todo vendría a ser un cristal compuesto de átomos, iones o moléculas, los cuales se ordenan siguiendo un patrón estructural. Defina que es el factor de empaquetamiento atómico. El factor de empaquetamiento es la fricción de espacio ocupada por átomos suponiendo que son esferas duras que tocan a su vecino más cercano. La ecuación general del factor de empaquetamiento es: factorde empacamiento= (cantidadde atomos❑ celda) ( volumendeatomos ) volumendeceldaunitaria Que son las redes de Bravais, descríbalas y bosquéjelas En honor del francés auguste bravais (1811-1863), uno de los primeros cristalografos. Se identifican 14 tipos de redes de bravais agrupados en siete sistemas cristalinos, los puntos de red están en las esquinas de las celdas unitarias y, en algunos casos, en las caras o en el centro de la celda unitaria. Obsérvese que hará el sistema cristalino cubico existen redes de bravais cubica simple (SC, simple cubica), cubica centrada en las caras (FCC, face- centered cubica) y cubica centrada en el cuerpo (BCC, body-centered cubica). En forma parecida, para el sistema cristalino tetragonal existen las redes tetragonales simples y tetragonales centradas en el cuerpo, se puede expresar cualquier otro arreglo de átomos con las 14 redes de bravais. Obsérvese que el concepto de red es matemático y que no se mencionan átomos, iones o moléculas. Solo cuando se toma una red de bravais y se comienza a definir la base—es decir uno o más átomos asociados con cada punto de red--, se puede describir una estructura cristalina. Por ejemplo, si se toma la red cubica centrada en caras y se supone que cada punto de red tiene un átomo, se obtiene la estructura cristalina cubica centrada en las caras. Resultados 8 modelos de estructuras (entregar en equipos de 3 personas) Tabla 1. Cuadro comparativo (ejemplo) ESTRUCTUR A NUMERO DE ÁTOMOS NUMERO DE COORDINACIÓN R/A FEA EJEMPLOS DE MATERIALES CS 1 6 a=2 r 0.52 Polonio BCC 2 8 ao=4 r /√30.68 Fe, Ti, W, Mo, Nb, Ta, K, Na, V, Zr, Cr FCC 4 12 a=4 r /√20.74 Fe, Cu, Au, Pt, Ag, Pb, Ni, Al HCP 2 12 a=2 r 0.74 Ti, Mg, Zn, Be, Co, Zr, Cd Análisis y/o conclusiones Podemos concluir que la estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. Cada red de Bravais es característica de determinado elemento cristalino. El estudio de estas redes es muy importante en el campo de la cristalografía y la caracterización de materiales. En los minerales los átomos están ordenados formando una celda unidad que se repiten en todas direcciones sin dejar huecos. En función de esta celda los minerales se clasifican en 7 sistemas cristalinos. Al colocar elementos extras en la celda unidad resultan las 14 redes de Bravais. En algunos sistemas cristalinos es posible colocar más elementos o nudos de varias maneras dentro de la celda unidad. Esto da lugar a 14 redes cristalinas diferentes, como demostró matemáticamente Bravais en 1848. Por eso se denominan redes de Bravais Pues en si básicamente lo que se trato la practica fue de distinguir y comparar los diferentes tipos de estructuras ya sea por el factor empaquetamiento atómico, redes Bravais entre otras que se mencionaron anteriormente.
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