Estructura cristalina
La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones.
Los cristales, átomos, iones o moléculas se empaquetan y dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 ángstrom = 10-10 m; a esta repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina.
La estructura cristalina y la simetría juegan un papel en la determinación de muchas propiedades físicas, tales como escisión, estructura de banda electrónica y transparencia óptica.
En la estructura cristalina (ordenada) de los compuestos inorgánicos, los elementos que se repiten son átomos o iones enlazados entre sí, de manera que generalmente no se distinguen unidades aisladas; estos enlaces proporcionan la estabilidad y dureza del material.
En los compuestos orgánicos se distinguen claramente unidades moleculares aisladas, caracterizadas por uniones atómicas muy débiles, dentro del cristal.
La celda unitaria es una pequeña caja que contiene uno o más átomos dispuestos en 3 dimensiones.
Las celdas unitarias apiladas en un espacio tridimensional describen la disposición en masa de los átomos del cristal.
Por definición, la sintaxis (ℓmn) denota un plano que contiene los tres puntos a1 / ℓ, a2 / m, y a3 / n, o algún múltiplo de los mismos.
Si uno o más de los índices es cero, significa que los planos no se intersecan con ese eje (es decir, la intersección es "en el infinito").
Las direcciones cristalográficas son líneas geométricas que unen nodos (átomos, iones o moléculas) de un cristal.
En sistemas monoclinicos, romboédricos, tetragonales y trigonales / hexagonales existe un eje único (a veces denominado eje principal) que tiene una simetría rotacional más alta que los otros dos ejes.
Se dice entonces que el cristal tiene una doble simetría rotacional alrededor de este eje.
aP mP mS oP oS oI oF tP tI hR hP cP cI cF El sistema cúbico (o isométrico) más .simple y simétrico tiene la simetría de un cubo, es decir, presenta cuatro ejes de rotación triples orientados a 109,5 ° (el ángulo tetraédrico) con respecto al otro.
Los cristales reales presentan defectos o irregularidades en sus disposiciones ideales y son estos defectos los que determinan críticamente muchas de las propiedades eléctricas y mecánicas de los materiales reales.
La investigación sobre las impurezas magnéticas demuestra que una alteración sustancial de ciertas propiedades, como el calor específico, puede verse afectada por pequeñas concentraciones de una impureza, como por ejemplo las impurezas en las aleaciones ferromagnéticas semiconductoras pueden conducir a propiedades diferentes tal como se predijeron por primera vez a finales de los años sesenta.
Ahora, con algoritmos más potentes y computación de alto rendimiento, se pueden predecir estructuras de complejidad media utilizando enfoques tales como algoritmos evolutivos, muestreo aleatorio o metadinámica.
El principio resultante es que se asocia una estabilidad especial con las relaciones más simples o "números de enlace": 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 3/4, etc.
Se encuentra en muchos materiales cristalinos incluyendo polímeros, minerales y metales.
El polimorfismo está relacionado con la alotropía, que se refiere a los sólidos elementales.
Todas excepto una de las formas cristalinas implican unidades tetraédricas {SiO4} unidas entre sí por vértices compartidos en diferentes arreglos.
Otro ejemplo es el estaño elemental (Sn), que es maleable cerca de las temperaturas ambiente pero es quebradizo cuando se enfría.
Este cambio en las propiedades mecánicas debido a la existencia de sus dos principales alótropos, α- y β-estaño.
El estaño blanco es metálico, y es la forma cristalina estable en o por encima de la temperatura ambiente.
El estaño gris no tiene propiedades metálicas en absoluto, es un material en polvo gris mate y tiene pocos usos, aparte de unas pocas aplicaciones de semiconductores especializados.
Cualquier material desarrolla una polarización dieléctrica cuando se aplica un campo eléctrico, pero una sustancia que tiene tal separación de carga natural incluso en ausencia de un campo se denomina material polar.
El hecho de que un material sea polar o no está determinado únicamente por su estructura cristalina.
Esto es análogo al ferromagnetismo, en que, en ausencia de un campo eléctrico durante la producción, el cristal ferroeléctrico no exhibe una polarización.
