Clasificación de Materiales y Estructuras Atómicas Fundamentales

Clasificación Fundamental de Materiales y Estructuras Atómicas

I. Clasificación Principal de Materiales

• METALES: Grupo de materiales que presentan características generales de buena conductividad, ductilidad y resistencia.
• CERÁMICOS: Se caracterizan por una buena resistencia y altas temperaturas de fusión, poca ductilidad y baja conductividad eléctrica (ejemplos: porcelana, ladrillo, vidrio).
• POLÍMEROS: Se obtienen al unir moléculas gigantes de átomos. Presentan baja resistencia, baja conductividad eléctrica y bajas temperaturas de fusión.
• COMPUESTOS: Combinación de dos o más materiales para formar uno con propiedades poco comunes.
• SEMICONDUCTORES: Tienen conductividad eléctrica intermedia.

II. Arreglos Atómicos y Orden Estructural

Arreglos Atómicos

Se refiere a cómo los átomos se acomodan al formar moléculas, basándose en su carga, electronegatividad, afinidad electrónica, etc., para establecer enlaces.

Tipos de Ordenamiento Atómico

1. CARENTES DE ORDEN: Los átomos en este arreglo no están unidos entre sí de manera estructurada (ejemplo: gases y la mayoría de los líquidos).
2. ORDEN DE CORTO ALCANCE: Cuando el arreglo de átomos se extiende solo hasta su vecino inmediato (ejemplo: agua y la mayoría de los polímeros).
3. ORDEN DE LARGO ALCANCE: Los átomos de este arreglo forman un patrón repetitivo y regular (ejemplo: metales y la mayoría de los cerámicos).

Redes Bravais

Subdivisión de la cadena cristalina que conserva las características principales de la red. Existen 14 redes Bravais.

III. Imperfecciones en la Estructura Cristalina

Defectos Lineales: Dislocaciones

Imperfección lineal de un sistema cristalino.

• DISLOCACIÓN DE BORDE: Dislocación introducida a la red al agregar un medio plano de átomos.
• DISLOCACIÓN DE TORNILLO: Se produce al torcer un cristal de forma que un plano atómico produce una rampa en espiral alrededor de la dislocación.

Defectos Puntuales

Son discontinuidades de red que involucran uno o más átomos (intersticiales y sustitucionales).

• Vacancia: Cuando falta un átomo en un sitio normal de la red.
• DEFECTO INTERSTICIAL: Ocurre cuando se inserta un átomo adicional en una posición desocupada normalmente de la estructura cristalina.
• DEFECTO SUSTITUCIONAL: Se crea cuando un átomo es reemplazado por otro diferente.

Defectos Superficiales

Son las fronteras o planos que separan un material en regiones.

• Defecto de Material (Superficie Externa): Ocurre cuando la superficie externa no tiene la misma coordinación y se altera el enlace, lo que puede sentirse áspero al tacto.
• Defecto de Frontera de Grano: Se presenta cuando no hay un espaciamiento equilibrado en las fronteras.

IV. Difusión Atómica

DIFUSIÓN: El movimiento de los átomos en un material.

• POR VACANCIA: Implica el cambio de lugar de un átomo desde una posición normal hacia una vacancia.
• INTERSTICIAL: Implica el cambio de átomos desde una posición intersticial a una vecina desocupada.