Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia tienen una forma que no cambia, salvo por la acción de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas sigue siendo suficientemente grande para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene.
Estructura cristalina de los materiales
Los materiales sólidos se pueden clasificar de acuerdo a la regularidad con que los átomos o iones están ordenados uno con respecto al otro. Un material cristalino es aquel en que los átomos se encuentran situados en un arreglo repetitivo o periódico dentro de grandes distancias atómicas; tal como las estructuras solidificadas, los átomos se posicionarán de una manera repetitiva tridimensional en el cual cada átomo está enlazado al átomo vecino más cercano. Todos los metales, muchos cerámicos y algunos polímeros forman estructuras cristalinas bajo condiciones normales de solidificación.
Celda Unitaria: es el agrupamiento más pequeño de átomos que conserva la geometría de la estructura cristalina, y que al apilarse en unidades repetitivas forma un cristal con dicha estructura.
Una celda unitaria se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del paralelepípedo. Esto se traduce en siete parámetros de red, que son los módulos, a, b y c, de los tres vectores, y los ángulos α, β y γ que forman entre sí. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos por combinación lineal con los coeficientes enteros.
Se denominan sólidos cristalinos aquellos en los que los átomos, iones o moléculas se repiten de forma ordenada y periódica en las tres direcciones. En los materiales amorfos no existe una distribución regular dentro del sólido. Los vidrios son sólidos amorfos.
Características
- Los solidos cristalinos se disponen en el espacio según una estructura precisa, ordenada y periódica.
- La mayor parte de los materiales sólidos existentes en la Tierra son cristales. Las excepciones obedecen a sólidos amorfos donde encontramos a las piedras volcánicas, el vidrio, el plástico, entre otros; y aunque son sólidos no tienen la estructura microscópica ordenada y periódica típica de los cristales.
- Los cristales están constituidos por una unidad fundamental denominada celda elemental o unitaria, que se repite indefinidamente en las tres direcciones del espacio.
Existen siete tipos de celdas elementales:
- Cúbica.
- Tetragonal.
- Hexagonal.
- Romboédrico.
- Ortorómbico.
- Monoclínico.
- Triclínico.
¿Cómo diferenciar el tipo de celdas?
- La repetición de esta celda elemental da origen a una estructura geométrica, conocida como retículo o red cristalina, que determina gran parte de las características del cristal.
- Las características macroscópicas de los cristales son muy variadas. Hay cristales durísimos, otros son blandos y frágiles; algunos son transparentes, otros opacos; hay cristales conductores de corriente eléctrica y otros aislantes.
- Los sólidos cristalinos funden a una temperatura precisa, mientras que el punto de fusión para sólidos amorfos puede variar en intervalo limitado de temperatura.
- Una clasificación de los cristales, aunque no rigurosa, se puede establecer tomando como base el enlace químico predominante en su estructura. Así encontramos enlaces de hidrógeno, iónicos, covalente, metálicos y fuerzas de Van der Waals.
- Los que poseen enlaces metálicos son muy importantes. Las características del brillo, la ductibilidad, la resistencia mecánica, la conducción del calor y la corriente eléctrica son debidas a su estructura microscópica y al enlace de tipo metálico, el que sólo se da al interior de este tipo de materiales.
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