Imperfecciones cristalinas
Por.
Jhonny Alexander Muñoz Presentado a. Ing. Carlos Maya Ciencia De los materiales
Instituto Tecnolgico Metropolitano !acultad de ciencias Ingenier"a electromec#nica $%&'
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Presentacin
La teoría cristalina nos proporciona una idea del cristal donde el orden, existe y predomina, en todo momento. Pero la realidad es muy distinta, el cristal real no es un ente atómico perfecto, esta base nos permite realizar un estudio muy extenso que circula solo alrededor del análisis de las imperfecciones cristalinas. Las imperfecciones cristalinas pueden afectar las propiedades muchas de las propiedades físicas, mecánicas e influyen en otras propiedades como conductividad eléctrica o corrosión. La temática de estre trabao pretende buscar la familiarización del concepto y los diferentes características que comprende las imperfecciones cristalinas y el papel que desempe!an en las estructuras estudiadas en la asi"natura ciencia de los materiales.
&. Teor"a cristalina #sa se basa en tres importantes postulados los cuales dan la idea en que el cristal es una estructura ordenada y perfecta$ Postulado %eticular& el cristal es un medio periódico infinito definido por una de las catorce redes de 'ravais. Postulado estructural& posee una estructura atómica y la simetría de esta corresponde a uno de los ()* "rupos espaciales +)( clases de simetría puntual - redes de 'ravais/ Postulado ener"ético& los átomos en la estructura cristalina ocupan posiciones de equilibrio para los cuales la ener"ía es mínima.
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$. Defectos e imperfecciones cristalinas 0e denomina defecto cristalino a cualquier perturbación que se presenta en la red de un sólido cristalino, ya que por lo "eneral conocemos los cristales como modelos ideales, sin embar"o es "racias a estos defectos cristalinos que la materia presenta propiedades como la deformación plástica, conductividad eléctrica, el color y muchas características más.
Tipos de clasificacin Los cristales contienen varios tipos de imperfecciones los cuales denominan determinadas características predominantes.
Relativas a su extensión: #sta se refiere a su propia limitación, la teoría cristalina considera que la materia cristalina es un medio periódico infinitamente extendido en las tres direcciones del espacio. Pero un cristal real está limitado en el espacio por caras, por otros cristales adyacentes, o por otros materiales.
Relativas a su composición: #sta denominación parte de la base que los minerales no suelen ser sustancias puras, un mineral puro es al"o excepcional. La mayoría presenta una variación en su composición química. 1eterminante en la estructura del cristal el tama!o de las partículas que la forman, la coordinación de estas depende de re"las "eométricas fias. Por eemplo si hay 0ustitución de átomos de parecido tama!o pueden u"ar un papel idéntico en la estructura, la "eometría no se altera pero la periodicidad sí. 0i el átomo que se incorpora a la estructura es muy peque!o puede situarse, sin alterarla profundamente, en los espacios interatómicos existentes, llamados lu"ares intersticiales.
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Relativas a su integridad estructural: La inte"ridad estructural del cristal sufre cuando se rompe la continuidad de la red. Las imperfecciones más importantes que afectan a la continuidad de una red son las dislocaciones.
Relativas a su dinámica: #l cristal es un medio dinámico y su entorno, como tal puede sufrir procesos de corrosión, meteorización, cambios de fase +polimorfismo/.
Clasificacin seg(n la geometr"a 0e"2n su "eometría las imperfecciones se clasifican dela si"uiente manera$ •
1efectos puntuales o de dimensión cero
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1efectos lineales o de una dimensión llamados también dislocaciones
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1efectos de dos dimensiones
•
1efectos macroscópicos
Vacante 3onstituye el defecto puntual más simple. #s un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse durante la solidificación por perturbaciones locales durante el crecimiento de los cristales. 4ambién puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal ya formado como consecuencia de la movilidad de los átomos.
5i"ura -. 6acante
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Defectos intersticiales 7l"unas veces, un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red en una posición que normalmente no está ocupada formando un defecto llamado 81efecto intersticial9. :eneralmente este tipo de defecto introduce relativamente "randes distorsiones en los alrededores puesto que normalmente el átomo es sustancialmente más "rande que la posición intersticial en la que se sit2a. 3onsecuentemente la formación de este defecto no es muy probable. 0e pueden introducir en una estructura por radiación.
5i"ura (. 1efectos intersticiales
Impurezas en sólidos #ste defecto se introduce cuando un átomo es reemplazado por un átomo diferente. #l átomo sustituyente puede ser más "rande que el átomo ori"inal y en ese caso los átomos alrededor están a compresión ó puede ser más peque!o que el átomo ori"inal y en este caso los átomos circundantes estarán a tensión. #ste defecto puede presentarse como una impureza o como una adición deliberada en una aleación. +5i"ura )/
+5i"ura )/
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Defecto frenkel #s una imperfección combinada 6acancia < 1efecto intersticial. =curre cuando un ion salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial deando entonces una vacancia.
+5i"ura / Defecto schottky #s un par de vacancias en un material con enlaces iónicos. Para mantener la neutralidad, deben perderse de la red tanto un catión como un anión. +5i"ura >/
+5i"ura ;/
=tro defecto puntual importante ocurre cuando un ion de una car"a reemplaza otro ion de diferente car"a.
+5i"ura >/ 1efecto por reemplazamiento por iones de diferente car"a
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Defectos de línea dislocaciones! 0on defectos que dan lu"ar a una distorsión de la red centrada en torno a una línea. 0e crean durante la solidificación de los sólidos cristalinos o por deformación plástica, por condensación de vacantes. 1islocación de cu!a, 1islocación helicoidal, dislocaciones mixtas.
Dislocación de cu"a 0e crea por inserción de un semiplano adicional de átomos dentro de la red. Los átomos a lado y lado del semiplano insertado se encuentran distorsionados. Los átomos por encima de la línea de dislocación, que se encuentra perpendicular al plano de la pá"ina, en el punto donde termina el semiplano insertado, se encuentran comprimidos y los que están por debao se encuentran apartados.
+5i"ura ?/
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)eferencias #ueva gramática de la lengua espa"ola +( tomos/. @adrid$ #spasa. 0cribe, 7bel +(*-*/. $%$ &tyle 'ite for (ollege %apers. 3onsultado el -A de mayo de (*-, en http$BBCCC.docstyles.comBapalite.htm 3onsultado el -A de mayo de (*-, http$BBCCC.slideshare.netBcorpi>BdefectosDoD imperfeccionesDenDlosDsistemasDcristalinos 3onsultado el -A de mayo de (*-, http$BBdescom.mc.utfsm.clBproiBmaterialesB#04%E34E%70.htm 3onsultado el -A de mayo de (*-, http$BBCCC.utp.edu.coBFpublio-?BtemasGpdfBdefectosGcristales.pdf 3onsultado el -A de mayo de (*-, http$BBCCC.vD espino.comBFtecnolo"iaBtecnoHHB-materialesBdefectosI(*eI(*imperfeccionesI(*red I(*cristalina.pdf
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