Sólidos Cristalinos: orden periódico, repetitividad en el espacio

Presentación del tema: "Sólidos Cristalinos: orden periódico, repetitividad en el espacio"— Transcripción de la presentación:

1 Sólidos Cristalinos: orden periódico, repetitividad en el espacio
Amorfos: orden de corto alcance (vidrios) Estructura (local+periódica)  Propiedades Escala nano: estructura + tamaño  Propiedades

2 Cristales Sal de Mesa Azucar Hielo Cristal de Roca (Cuarzo) Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

3 Cristales Son sólidos que presentan estructuras geométricas reconocibles y atractivas. Poseen una composición constante. Presentan propiedades definidas y frecuentemente distintas de la de los sólidos no cristalinos. Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

4 Cristales Naturales Fluorita Azufre Calcita (CaCO3) Pirita (FeS2) Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

5 Cristales Preparados Galio Insulina Proteina (Elastasa Porcina) [Mn12O12(O2CCHCl2)16(H2O)4 Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

6 Teorias acerca de la estructura de los cristales
1665 Hooke propone que los cristales están formados por esferas 1801 Rene Just Haüy propone la constancia de los ángulos entre caras 1907 Barlow & Pope proponen que los cristales están formados por esferas que están en contacto entre sí. Modelo de empaquetamiento compacto de esferas Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

7 Constancia de los Angulos entre las Caras
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8 Constancia de los Angulos entre las Caras
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9 Constancia de los Angulos entre las Caras
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10 Constancia de los Angulos entre las Caras
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11 Constancia de los Angulos entre las Caras
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12 Constancia de los Angulos entre las Caras
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13 Periodicidad Repetición del arreglo de objetos en el espacio
Llenado del espacio Patrón repetitivo Simetría traslacional Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

14 Descripción de un Sistema Periódico
Arreglo infinito de puntos ordenados Se define un origen de coordenadas Cada punto puede escribirse como Rxyz (n1,n2,n3) = n1 a1 + n2 a2 + n3 a3 con ni enteros, y ai, fijos (vectores de la red) Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

15 Red de Bravais Unidimensional
1 dimensión, una sola red posible 1a 2a 3a Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

16 Redes de Bravais Bidimensionales
¿De cuántas maneras se llena el plano por traslación? 5 redes bidimensionales a Oblicua a, b sin restricciones g sin restricciones Rectangular g = 90° (P), g s/r (C) primitiva centrada Cuadrada a = b g =90° Hexagonal g =120° b a Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

17 ¿Que Celda Elijo? Se elige la celda mas pequeña y que conserva toda la simetría Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

18 Sistemas Cristalinos Tridimensionales
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19 14 Redes de Bravais Tipo de celda unidad CUBICA ORTOROMBICA
P: Primitiva (1 pt) I: centrada en el cuerpo F: Centrada en las caras C: centrada en los lados MONOCLINICA TRICLINICA

20 Celdas: Celda PRIMITIVA Celda UNITARIA Un solo punto de la red
Puede no presentar la simetria total del sistema Celda UNITARIA Puede contener mas de un punto de red Tiene toda la simetria de la red Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

21 Planos cristalinos Planos [hkl] h, k, l, índices de Miller
Indices= recíprocos Corta en x=1 y= z= 1/1, 1/ , 1/  [100] Corta en x=1 y=1 z=1 1/1, 1/ 1, 1/ 1 [111] a3 a3 a2 a2 a1 a1

22 Los planos cristalinos difractan ZnO
¿Como Sabemos cuál es la Estructura de un Sólido? Difracción de Rayos X Los planos cristalinos difractan ZnO (101) Posición de la línea: identificación Ancho de la línea: tamaño Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

23 Empaquetamiento Compacto de Esferas o
como llenar el espacio con esferas Gauss demostró que el empaquetamiento compacto de esferas es la forma de ocupar la mayor fracción del espacio usando in arreglo periódico de esferas. Kepler propuso que esta estructura era la forma de ocupar la mayor fracción del espacio, sea el arreglo periódico o no. Esto fue demostrado recién en 1998. Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

24 Huecos en los Empaquetamientos Compactos
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25 Primera Capa Cada Atomo tiene 6 vecinos 1ra capa Segunda Capa Se agregan 3 vecinos por arriba Se definen “huecos” Hueco Tetraédrico Rodeado por 4 átomos Hueco Octaédrico Rodeado por 6 átomos 2da capa

26 Hexagonal: ABA 3ra capa Sobre la primera Hueco Octaédrico
Hueco Tetraédrico

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28 Empaquetamiento Hexagonal Compacto
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29 Cúbico Fcc: ABC 1ra capa 2da capa a b c
3ra capa desplazada (sobre los huecos Oh) a b c CUBICO Centrado en las caras (fcc) Hueco Octaédrico Hueco Tetraédrico

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31 Empaquetamientos No Compactos Bidemensionales
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32 Empaquetamientos No Compactos Tridimensionales
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33 Empaquetamientos No Compactos Tridimensionales
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34 Estructura de los Metales

35 No solo una Estructura Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

36 Aleaciones por Sustitución
Mas de un componente Aleaciones por Sustitución Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

37 Aleaciones Sustitucionales e Interstiaciales
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38 Aleaciones y Compuestos Intermetalicos
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39 Aleaciones y Compuestos Intermetalicos
Latones Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

40 Aleaciones y Compuestos Intermetalicos
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41 Aleaciones y Compuestos Intermetalicos
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42 Empaquetamientos No Compactos Tridimensionales
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43 Empaquetamientos No Compactos Tridimensionales
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44 Empaquetamiento Cubico Compacto
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46 Huecos en los Empaquetamientos Compactos
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47 Tamaño de los Huecos Octaédricos
(2r + 2h)2 = (2r)2 + (2r)2 4 (r + h)2 = 8 r2 _ _ r + h = 2 r  h/r = 2 -1 = 0,414 Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

48 Tamaño de los Huecos Tetraédricos
Calculo la arista del cubo a2 + a2 = (2r)2 porque las esferas se tocan _  a = 2 r _ _ La diagonal del cuerpo del cubo es 3 a = 6 r = 2 r + h (porque las esferas se tocan en la diagonal  h/r = (6/2 – 1) = 0.225 Estructuras cristalinas – 2° cuatrimestre 2008 – Qca, Gral. e Inorgánica II

49 Sólidos Iónicos Estructuras cristalinas – 1er cuatrimestre 2009 – Qca, Gral. e Inorgánica II

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