I- ESTRUCTURA DE LA MATERIA - Utn

Metalografía y Tratamientos Térmicos I - 4 -
distancia, por lo que M~ 2. El valor de N no es fácil de aproximar, pero usualmente se lo toma entre 7 y 10
(7 a 10 para el enlace metálico y de 10 a 12 para el iónico y covalente).
En la Fig. I.6 se han representado las fuerzas de atracción y repulsión con líneas de trazos, y la
resultante con línea llena.
Energía de los enlaces
Se puede definir la energía (potencial) como el trabajo que las fuerzas actuantes realizan cuando el
sistema retoma al equilibrio desde una posición o distancia arbitraria. Como la que actúa es una fuerza
variable el trabajo realizado debe calcularse por medio de integración de F(r).
A B A 1 B 1
E( r)
F(
r).
dr . dr . . C
M N
M 1
N 1
r r M 1
r N 1
r
A B M 1 m N1
n
haciendo a ; b ; r r y r r
M 1 N 1
a
r
b
r
resulta E( r)
C
m n 1
Cuando los átomos están apartados una distancia infinita, no interactúan entre sí, por lo que la energía
es cero. Por consiguiente para r E(r) = 0, por lo que C1 = 0 y entonces
I.4.- Estructura cristalina
a b
E( r)
(Fig. I.7)
m n
r r
Tradicionalmente se reserva la denominación de sólido al estado de agregación de la materia que
presenta sus átomos o moléculas dispuestos en tres dimensiones en forma ordenada, por grandes distancias
comparadas con el diámetro de los átomos, y es estable en el tiempo.
En la naturaleza las formas en que se manifiesta esta regularidad de distribución, son muchas. Los
primeros pasos para ordenar y clasificar las estructuras cristalinas surgieron de la observación de los
minerales que se presentan naturalmente en formas geométricas perfectas. Un ejemplo que puede ser
observado fácilmente es el ClNa que suele adoptar la forma de pequeños cubos, o la calcita, un mineral
(C03Ca) que se conoce también con el nombre de espato de Islandia, del cual es factible encontrar en la
naturaleza cristales romboédricos. También el cuarzo suele presentarse con grandes cristales de forma
prismática hexagonal.
Por estas formas externas se pudo inferir que debiera darse, también a nivel atómico, un orden que
permita esas formas externas geométricas. Al avanzar el estudio de la cristalografía y con el aporte de nuevos
y mejores métodos e instrumentos de investigación, se comprobó dicha regularidad atómica la que también
se encuentra en materiales que no poseen formas geométricas externas, como ciertos minerales y metales, y
aun compuestos orgánicos. La cristalografía se dividió entonces en dos grandes ramas con fines diferentes.
Por un lado, la cristalografía morfológica estudia los distintos modos en que los materiales presentan su
forma externa en la naturaleza, basada en los ángulos entre las caras de los cristales.
Por el otro, la cristalografía atomística estudia los sólidos desde el punto de vista de la distribución de
los átomos que lo componen, sin interesar, en la mayoría de los casos, su forma externa. Como paso previo
se define una red espacial como una distribución de puntos en el espacio tal que cada punto tiene sus
vecinos idénticamente dispuestos. Si bien se trata de una distribución de puntos, resulta conveniente enlazar
dichos puntos mediante rectas y así describir la red mediante las figuras geométricas resultantes.
La porción mínima de red que conserve sus características es un poliedro (Fig. I.8). Entonces, debido a
la regularidad de la distribución de los puntos que la componen, una red puede describirse o definirse con
tres vectores a, b y c, y los ángulos , y que se forman entre dichos vectores.
Los vectores y los ángulos interaxiales conducen al concepto de ejes cristalográficos. En
correspondencia con la terna de ejes x, y, z están los parámetros lineales a, b y c, respectivamente. Opuesto
al eje x se tendrá al ángulo , opuesto al eje y, el ángulo y opuesto al z el ángulo .
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