PD Capítulo 2

Preguntas definitivas Capítulo 1 –

ESTRUCTURA Y GEOMETRÍA

Define “CUERPO” en el contexto de la estructura y de la geometría cristalina:

- Son el conjunto de todos los átomos que lo constituyen, (formen o no moléculas).

¿Cuáles son las formas o estados en las que puede presentarse una sustancia? ¿De qué depende o de qué es consecuencia cada estado? Justifica cada estado en función de su dependencia.

- Estados: sólido, líquido o gaseoso.

- Cada uno de los estados es consecuencia de la diferencia entre los valores de las fuerzas de cohesión entre sus partículas elementales y la energía de vibración (energía cinética) debida a la Tª (K) [P=cte.]

- Estado gaseoso la gran movilidad de las partículas supera las fuerzas de cohesión y por ello estas se expanden continuamente.

comportamiento entre unos y otros?

- A la disposición que adoptan los átomos, moléculas o iones que constituyen el sólido

- y a la naturaleza de las fuerzas de enlace entre ellos.

PREGUNTA 1.4

¿Cuando se dice que un sólido presenta estructura cristalina? En tal caso ¿cómo pasa a denominarse?

- Si sus átomos o iones se ordenan en una disposición que se repite en tres dimensiones

¿Cómo se define la estructura cristalina?

Para definir la Estructura cristalina consideraremos los átomos (o iones) como esferas de un determinado diámetro, en lo que se denomina modelo atómico de esferas rígidas.

PREGUNTA 1.6

¿Cómo se obtiene red cristalina?

¿Cualés son las constantes de la Celda Unidad? Represéntalas gráficamente

- Longitudes de los ejes a, b y c.

- Ángulos interaxiales ,  y .

¿Cuántos tipos de celda unidad se necesitan para poder crear todas la redes existentes posibles? ¿Cuáles son las redes básicas?

- Con siete tipos de celdas unidad se pueden crear todas las redes existentes posibles.

- Las redes básicas: - Sencilla.

¿Cuáles son sus siglas? ¿Qué porcentaje aproximado representan?

 Cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

 Cúbica centrada en las caras (FCC)

 Hexagonal compacta (HCP)

¿Qué mide la arista de la celda unidad del hierro BCC a temperatura ambiente? ¿Cuántas celdas unidad tendríamos en 1 mm?

o la arista del cubo de la celda unidad del hierro BCC a temperatura ambiente mide 0,287 nm.

atómico en la estructura BCC? Justifícalo.

- BCC: 2 átomos por celda unidad. [ 1 (el central) + 8x1/8 (en los vértices)]

- Los átomos en una celda BCC contactan entre si a través de la diagonal del

cubo.La relación entre la longitud de la cara del cubo a y el radio atómico R será: 3 . a = 4R , o bien,

a



4

R

3

2a

3a= 4R

¿Cómo se define el “Factor de empaquetamiento atómico”? ¿Qué concepto representa?

APF = V

/V

Dónde:

 Vátomos = volumen de los átomos en la celda unidad

 Vcelda = volumen de la celda unidad

vale el APF(BCC)? ¿Qué significa la expresión (1-APF)? ¿Cuáles son los índices de coordinación del FCC, HPC y del BCC?

- APF: Son las siglas del factor de empaquetamiento (en una celda unidad).

- El APF define el espacio ocupado por los átomos dentro de la celda unidad.

- El APF, se calcula mediante el cociente entre Vátomos/Vceldadonde:

 Vátomos = volumen de los átomos en la celda unidad

 Vcelda = volumen de la celda unidad

- El APF es adimensional, ya que lo que expresa es un tanto por uno.

- APF (FCC)= 0,74

- APF (HPC)= 0,74

- APF (BCC)= 0,68

- (1-APF): Es el volumen libre o sin ocupar por los átomos dentro de la celda unidad (0,05 puntos)

- Índice de Coordinación del FCC = 12

- Índice de Coordinación del HPC = 12

¿Cuáles son las fórmulas de la densidad teórica de un cristal? Explica cada uno de sus términos. Densidad =

M

V

=

n A

V N

.

.

Número de Avogadro = Número de moléculas contenidas en una molécula-gramo, o bien, para moléculas monoatómicas, p.e. metales, el número de átomos en un átomo-gramo.

 n es el número de átomos asociados a cada celdilla unidad

 A es el peso atómico

 Vc es el volumen de la celdilla unidad

¿Cuál es la fórmula de la densidad atómica planar? Explica cada uno de sus términos.

- Densidad atómica en algún plano cristalino concreto  Densidad atómica

planar:



N

A



Dónde:

 Neq es el número equivalente de átomos cuyos centros están

intersectados por el área seleccionada.

¿Cuál es la fórmula de la densidad atómica lineal? Explica cada uno de sus términos.

- Densidades atómicas en una dirección de la estructura cristalina  densidad

atómica lineal:



N

L



Dónde:

 Nl es el número de átomos que tienen localizados sus centros en una

línea de dirección dada dentro de una longitud seleccionada.

¿Cuáles son los parámetros de Red? ¿Cuántos combinaciones diferentes existen? ¿A qué sistemas cristalinos dan origen las citadas combinaciones?

- Las longitudes de los ejes a, b y c, junto con los ángulos interaxiales ,  y 

serán las constantes de la celda unidad, y se les denomina parámetros de red.

- Hay siete combinaciones diferentes de a, b y c y ,  y , que representan otros tantos sistemas cristalinos que pueden apreciarse en la tabla 1.1.

- Cúbico, Hexagonal, Tetragonal, Romboédrico, Ortorrómbico, Monoclínico y

¿Cuál es la diferencia entre los sistemas de representación de coordenadas de índices de Miller frente al de Miller-Bravais? ¿Cuál es la principal aplicación o utilidad del sistema de Miller-Bravais?

- El de Miller es un sistema de tres ejes ortogonales entre sí. (Los clásicos x, y, z); mientras que el sistema de Miller-Bravais es un sistema de cuatro ejes, tres de ellos en el mismo plano y formando 120º entre cada dos ejes. El cuarto eje es perpendicular al plano que definen los otros tres ejes.

Define Isomorfismo, Polimorfismo y Alotropía

- Muchos elementos y sustancias existen en más de una forma cristalina bajo diferentes condiciones de temperatura y presión.

- Se dice que dos sustancias distintas son isomorfas si cristalizan en el mismo sistema.

- Polimorfismo al hecho de que una misma sustancia pueda solidificar en más de un sistema cristalino.

Define estado o forma alotrópica y di cómo se referencian o denominan simbólicamente. Define punto crítico.

- Estados o formas alotrópicas: cada una de las formas de solidificación de ese elemento “alotrópico”.

- Denominación de los estados alotrópicos: se denominan con el símbolo del elemento “A” seguido de letras griegas sucesivas (A, A, Ae, Ae).

¿Qué técnica se utiliza para analizar la estructura de un determinado cristal? ¿Cuál es la ecuación de Bragg? ¿Qué permite conocer?

Se utilizan técnicas de Difracción de Rayos X de la misma longitud de onda (entre 0,05 y 0,25 nm) que la distancia entre ellos planos de la red cristalina.