INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA.
(REDES CRISTALINAS)
INDICE
INTRODUCCIÓN: ............................................................................................................................ 3
ANTECEDENTES ............................................................................................................................ 4
OBJETIVOS GENERALES:........................................................................................................... 5
Objetivos específicos: .............................................................................................................. 5
MARCO TEORICO .......................................................................................................................... 6
CLASIFICACIÓN DE REDES CRISTALINAS:........................................................................... 8
Tipos de redes cristalinas: ...................................................................................................... 8
Estructura de red cúbica centrada en las caras (FCC) ................................................ 8
Características de la Estructura FCC: .............................................................................. 9
Ejemplos de Metales con Estructura FCC:...................................................................... 9
Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BBC) .......................................................... 10
Características de la Estructura BCC: ............................................................................ 10
Ejemplos de Metales con Estructura BCC: ................................................................... 11
Estructura hexagonal compacta (HCP) .......................................................................... 11
Características de la Estructura HCP: ............................................................................ 11
Ejemplos de Materiales con Estructura HCP: .............................................................. 12
REDES CRISTALINAS TETRAGONALES:.......................................................................... 12
1. Tetragonal Simple: .......................................................................................................... 12
2. Tetragonal Centrado en el Cuerpo: ............................................................................ 13
REDES CRISTALINAS OTORROMBOICAS: ...................................................................... 13
1. Ortorrómbico Simple: ..................................................................................................... 13
2. Ortorrómbico Centrado en la Base: ............................................................................ 13
3. Ortorrómbico Centrado en las Caras: ........................................................................ 14
4. Ortorrómbico Centrado en las Caras y en el Centro: ............................................ 14
RED CRISTALINA RÓMBICO. ............................................................................................... 14
Rómbico Simple: .................................................................................................................. 14
Características de redes rómbicas: ................................................................................ 15
ESTRUCTURA MONOCLINICO: ............................................................................................ 15
Monoclínico Simple: ................................................................................................................ 15
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ESTRUCTURA TRICLÍNICO: .................................................................................................. 15
Triclínico Simple: ................................................................................................................. 16
REDES CRISTALINAS IÓNICAS: .............................................................................................. 18
REDES CRISTALINAS COVALENTES: ................................................................................... 18
Redes cristalinas covalentes simples: ............................................................................... 18
Redes cristalinas covalentes gigantes: ............................................................................. 18
REDES CRISTALINAS METÁLICAS: ....................................................................................... 19
MATERIALES METÁLICOS: ....................................................................................................... 19
MATERIALES CERÁMICOS: ...................................................................................................... 20
MATERIALES POLIMÉRICOS: .................................................................................................. 20
MATERIALES COMPUESTOS: .................................................................................................. 20
CONCLUSUONES: ....................................................................................................................... 21
LISTA DE REFERENCIAS O BIBLIOGRAFIA: ....................................................................... 21
Ilustración 1 Estructura de red (cubica centrada en las caras) FCC .................................................... 8
Ilustración 2: estructura de una red (cubica centrada en el cuerpo) BCC ........................................ 10
Ilustración 3 estructura (hexagonal compacta) HCP ......................................................................... 11
Ilustración 4 estructura tetragonal simple........................................................................................ 12
Ilustración 5 estructura tetragonal centrada en el cuerpo ............................................................... 13
Ilustración 6 ortorrómbico simple .................................................................................................... 13
Ilustración 7 ortorrómbico centrado en las bases. ........................................................................... 13
Ilustración 8 ortorrómbico centrado en las caras. ............................................................................ 14
Ilustración 9 ortorrómbico centrado en el cuerpo. .......................................................................... 14
Ilustración 10 estructura monoclínico simple. .................................................................................. 15
Ilustración 11 estructura triclínica simple. ........................................................................................ 16
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INTRODUCCIÓN:
Las redes cristalinas constituyen la arquitectura fundamental que define la disposición
tridimensional de los átomos o iones en un sólido. Estas estructuras cristalinas exhiben
una ordenación periódica a escala atómica, lo que confiere propiedades físicas y químicas
particulares a los materiales que las poseen.
Desde tiempos inmemoriales, los cristales han fascinado a la humanidad por su belleza y
simetría. Sin embargo, su importancia trasciende lo estético, ya que estas estructuras
sirven como pilares en una variedad de campos científicos y tecnológicos, desde la
química y la física hasta la ingeniería de materiales y la nanotecnología.
La comprensión de las redes cristalinas ha sido fundamental para el desarrollo de la
cristalografía, una disciplina que estudia la estructura y las propiedades de los cristales. A
través de diversas técnicas experimentales, como la difracción de rayos X y la
microscopía electrónica, los científicos han podido elucidar la disposición precisa de
átomos en diferentes tipos de cristales.
Existen varios tipos de redes cristalinas, cada una con características únicas que
determinan sus propiedades físicas y químicas. Entre ellas se encuentran las redes
cristalinas cúbicas, tetragonales, ortorrómbicas, hexagonales y romboédricas, cada una
definida por la simetría y la disposición espacial de los átomos o iones que la componen.
Además de su importancia en la investigación científica, las redes cristalinas desempeñan
un papel crucial en numerosas aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, en la industria de
los semiconductores, la estructura cristalina de materiales como el silicio y el germanio
influye en sus propiedades eléctricas, lo que permite la fabricación de dispositivos
electrónicos cada vez más pequeños y eficientes.
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En resumen, las redes cristalinas son la base sobre la cual se construye nuestro
entendimiento de la materia sólida. Su estudio continuo no solo amplía nuestro
conocimiento fundamental sobre la naturaleza, sino que también impulsa avances
significativos en campos tan diversos como la química, la física y la tecnología.
ANTECEDENTES
Los antecedentes de las redes cristalinas se remontan a la antigüedad, cuando los
humanos comenzaron a observar y clasificar los diferentes tipos de cristales encontrados
en la naturaleza. A lo largo de la historia, varias civilizaciones, incluidos los egipcios, los
griegos y los romanos, mostraron interés en los cristales por su belleza estética y sus
supuestos poderes curativos. Sin embargo, el entendimiento científico de la estructura
cristalina comenzó a desarrollarse mucho más tarde, en los siglos XVII y XVIII, con
avances significativos en la óptica y la mineralogía.
Uno de los hitos importantes en el desarrollo de la cristalografía fue la publicación en 1669
de "Micrographia" por Robert Hooke, en la que describió las estructuras microscópicas de
diversos materiales, incluidos los cristales de sal común. Más tarde, en el siglo XIX, el
científico británico William H. Wollaston desarrolló el goniómetro, un instrumento que
permitía medir los ángulos entre las caras de los cristales, lo que facilitó el estudio
sistemático de sus propiedades geométricas.
El avance más significativo en la comprensión de las redes cristalinas se produjo a
principios del siglo XX con el advenimiento de la difracción de rayos X. En 1912, los
científicos Max von Laue, William Henry Bragg y William Lawrence Bragg demostraron
que los rayos X podían ser difractados por los átomos de un cristal, lo que permitía
determinar su estructura interna. Este descubrimiento revolucionario abrió las puertas a
una nueva era en la cristalografía, permitiendo a los científicos determinar la disposición
tridimensional de los átomos en una variedad de materiales cristalinos.
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A lo largo del siglo XX, la cristalografía experimentó un rápido desarrollo, impulsado por
avances en la tecnología de rayos X y técnicas de análisis computacional. Hoy en día, la
cristalografía es una disciplina establecida que abarca una amplia gama de aplicaciones
en campos como la química, la física, la biología y la ciencia de los materiales. Los
antecedentes históricos de las redes cristalinas son fundamentales para comprender
cómo ha evolucionado nuestra comprensión de la materia sólida y cómo se han aplicado
estos conocimientos en diversos campos científicos y tecnológicos.
OBJETIVOS GENERALES:
El objetivo general de una investigación sobre las redes cristalinas es comprender en
profundidad la estructura, la simetría y las propiedades físicas y químicas de los
materiales cristalinos. Esto se logra a través de la aplicación de técnicas experimentales y
teóricas para caracterizar y analizar la disposición tridimensional de los átomos, iones o
moléculas en una red cristalina. En términos generales, el objetivo principal de esta
investigación es contribuir al avance del conocimiento en áreas como la química, la física,
la ciencia de materiales y la nanotecnología, con el fin de desarrollar materiales con
propiedades específicas y aplicaciones tecnológicas innovadoras.
Objetivos específicos:
1. Determinación de la estructura cristalina: Utilización de técnicas como la difracción de
rayos X, la microscopía electrónica de transmisión o la espectroscopía de dispersión de
energía para determinar la disposición exacta de los átomos en la red cristalina.
2. Caracterización de propiedades físicas y químicas: Estudio de propiedades como la
conductividad eléctrica, la dureza, la transparencia, la densidad y la reactividad química
de los materiales cristalinos, y su relación con la estructura de la red.
3. Síntesis y diseño de nuevos materiales: Desarrollo de nuevos materiales cristalinos con
propiedades específicas mediante la manipulación de la estructura de la red cristalina, la
introducción de defectos controlados o la combinación de diferentes elementos químicos.
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4. Aplicaciones tecnológicas: Exploración de aplicaciones potenciales de los materiales
cristalinos en campos como la electrónica, la catálisis, la fotónica, la energía renovable, la
medicina y la ingeniería de materiales, entre otros.
E objetivo general de la investigación sobre redes cristalinas es ampliar nuestro
conocimiento sobre la estructura y las propiedades de los materiales cristalinos, así como
explorar nuevas aplicaciones y posibilidades en diversos campos científicos y
tecnológicos. Esto contribuye al avance de la ciencia y la tecnología, así como al
desarrollo de materiales más eficientes y avanzados para satisfacer las demandas de la
sociedad actual.
MARCO TEORICO
Las redes cristalinas son estructuras tridimensionales que describen la disposición
ordenada y repetitiva de átomos, iones o moléculas en un sólido. Estas redes son la base
fundamental de la cristalografía, una rama de la ciencia que se encarga del estudio de la
estructura de los cristales y su relación con las propiedades físicas y químicas de los
materiales. El marco teórico que sustenta el estudio de las redes cristalinas abarca varios
conceptos esenciales:
1. Orden y Simetría: Las redes cristalinas exhiben un alto grado de orden y simetría,
lo que significa que la disposición de los componentes se repite regularmente en
todas las direcciones del espacio. Esta simetría se manifiesta en la forma de los
cristales y en la repetición periódica de unidades estructurales básicas llamadas
celdas unitarias.
2. Celdas Unitarias: Una celda unitaria es la unidad más pequeña de la red cristalina
que, cuando se repite en todas las direcciones del espacio, genera la estructura
cristalina completa. Existen diferentes tipos de celdas unitarias, como la cúbica, la
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tetragonal, la ortorrómbica, la hexagonal y la romboédrica, cada una asociada con
diferentes sistemas de ejes y ángulos.
3. Parámetros de Red: Los parámetros de red son magnitudes que describen las
dimensiones y la geometría de una celda unitaria. Estos parámetros incluyen las
longitudes de los ejes y los ángulos entre ellos, que son características intrínsecas
de la red cristalina y proporcionan información importante sobre su estructura y
simetría.
4. Tipos de Redes Cristalinas: Existen varios tipos de redes cristalinas, clasificadas
según la disposición espacial de los átomos o iones que las componen. Algunos
ejemplos incluyen las redes cristalinas cúbicas, tetragonales, ortorrómbicas,
hexagonales y romboédricas, cada una con sus propias características de simetría
y geometría.
5. Difracción de Rayos X: La difracción de rayos X es una técnica experimental
fundamental en la cristalografía que permite determinar la estructura cristalina de
un material. Esta técnica se basa en el principio de que los rayos X son difractados
por los átomos en una red cristalina de manera específica, lo que permite obtener
información sobre la disposición espacial de los átomos en el cristal.
6. Leyes de Bragg: Las leyes de Bragg son principios fundamentales que describen
el fenómeno de la difracción de rayos X por una red cristalina. Estas leyes
establecen que la difracción máxima se produce cuando la diferencia de camino
entre los rayos reflejados por los planos cristalinos es un múltiplo entero de la
longitud de onda de los rayos X incidentes.
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7. Propiedades Físicas y Químicas: La estructura de las redes cristalinas influye en
una variedad de propiedades físicas y químicas de los materiales, incluyendo su
conductividad eléctrica, su dureza, su densidad y su capacidad para formar
enlaces químicos. El estudio de estas propiedades proporciona información
invaluable sobre el comportamiento de los materiales en diferentes condiciones y
entornos.
Las redes cristalinas abarcan una serie de conceptos fundamentales que son esenciales
para comprender la estructura y las propiedades de los materiales cristalinos. Estos
conceptos proporcionan la base teórica necesaria para el estudio y la aplicación de la
cristalografía en diversos campos científicos y tecnológicos.
CLASIFICACIÓN DE REDES CRISTALINAS:
Las redes cristalinas se clasifican según la simetría de su estructura y la disposición de
los átomos en la celda unitaria. Algunos de los tipos más comunes de redes cristalinas
incluyen cúbicas, tetragonales, ortorrómbicas, hexagonales y romboédricas, cada una con
características distintivas en términos de parámetros de red y simetría cristalina.
Tipos de redes cristalinas:
Los átomos o iones de una red pueden adoptar diferentes geometrías tridimensionales (o
3D).
Estructura de red cúbica centrada en las caras (FCC)
Se trata de una red cúbica con un átomo o ion en cada una de
las 4 esquinas del cubo, más un átomo en el centro de cada
una de las 6 caras del cubo. De ahí el nombre de estructura
de red cúbica centrada en las caras.
Ilustración 1 Estructura de red (cubica
centrada en las caras) FCC
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Características de la Estructura FCC:
Número de Átomos por Celda Unitaria: En la estructura FCC, cada átomo en las esquinas
del cubo contribuye con 1/8 de su volumen a la celda unitaria, mientras que cada átomo
en el centro de cada cara del cubo contribuye con la mitad de su volumen. Por lo tanto,
hay un total de 4 átomos por celda unitaria en una estructura FCC.
Empaquetamiento y Densidad: La estructura FCC tiene una alta eficiencia en el
empaquetamiento de átomos, con una densidad cercana al 74%. Esto significa que la
mayoría del espacio dentro de la celda unitaria está ocupado por átomos, lo que resulta
en una alta densidad y estabilidad de la estructura.
Propiedades Mecánicas: Los metales con estructura FCC tienden a ser más dúctiles y
maleables que aquellos con estructura BCC o HCP (hexagonal compacta). Esto se debe a
que la estructura FCC permite un fácil deslizamiento de los planos cristalinos, lo que
facilita la deformación plástica sin fractura.
Ejemplos de Metales con Estructura FCC:
Muchos metales comunes cristalizan en estructura FCC, incluyendo el aluminio (Al), el
cobre (Cu), el oro (Au), y la plata (Ag). Estos metales exhiben propiedades mecánicas
favorables y se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde la fabricación de
componentes electrónicos hasta joyería y monedas.
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Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BBC)
Como se puede deducir por el nombre, esta red es una red cúbica
con un átomo o ion en el centro del cubo. Todas las esquinas
tienen un átomo o ion, pero no las caras.
Una celda unitaria BCC contiene dos átomos: un octavo de
átomo en cada una de las ocho esquinas ( 8 × 1 8 = 1 ( 8 ×
1 8 = 1 átomo de las esquinas) más un átomo del centro.
Ilustración 2: estructura de una red (cubica
centrada en el cuerpo) BCC
Características de la Estructura BCC:
Número de Átomos por Celda Unitaria: En una estructura BCC, cada átomo en las
esquinas del cubo contribuye con 1/8 de su volumen a la celda unitaria, mientras que el
átomo en el centro del cubo contribuye con la mitad de su volumen. Por lo tanto, hay un
total de 2 átomos por celda unitaria en una estructura BCC.
Empaquetamiento y Densidad: Aunque la BCC posee más átomos por celda unitaria que
la estructura FCC, su empaquetamiento es menos eficiente. La densidad de la estructura
BCC es aproximadamente 68%, en comparación con el 74% de la estructura FCC. Esto
significa que, aunque hay más átomos en una celda unitaria de BCC, el espacio entre
ellos es mayor, lo que resulta en una menor densidad.
Propiedades Mecánicas: Los metales con estructura BCC tienden a ser más duros y
menos dúctiles que aquellos con estructura FCC. Esto se debe a que la presencia de
átomos adicionales en el centro del cubo en la estructura BCC dificulta el deslizamiento
de los planos cristalinos, lo que hace que los metales BCC sean más propensos a
fracturarse bajo tensiones.
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Ejemplos de Metales con Estructura BCC:
Algunos ejemplos de metales que cristalizan en estructura BCC incluyen el hierro alfa (aFe), el cromo (Cr) y el molibdeno (Mo). Estos metales suelen presentar una transición
alotrópica a temperaturas específicas, donde pasan de una estructura BCC a una
estructura FCC.
Estructura hexagonal compacta (HCP)
Es posible que el nombre de esta estructura no te resulte
tan explícito en un comienzo. Esto es porque esta red no
es cúbica como las dos anteriores: puede dividirse en
tres capas, con las capas superior e inferior con átomos
dispuestos de forma hexagonal. La capa intermedia tiene
3 átomos que se intercalan entre las capas, y los átomos
encajan perfectamente en los huecos de los átomos de
las otras capas.
Ilustración 3 estructura (hexagonal
compacta) HCP
Características de la Estructura HCP:
Disposición de Átomos: En la estructura HCP, los átomos forman capas compactas
hexagonales. Cada capa contiene átomos dispuestos en forma de hexágonos regulares,
con un átomo en el centro de cada hexágono y uno en cada esquina.
Apilamiento de Capas: Las capas de átomos en la estructura HCP están dispuestas de
manera alternada, formando una secuencia ABABAB... donde cada letra representa una
capa diferente. Esto da como resultado una estructura más compacta y densa que otros
tipos de redes cristalinas.
Número de Átomos por Celda Unitaria: En la estructura HCP, hay un total de 6 átomos por
celda unitaria. Esta celda unitaria consiste en tres capas de átomos: dos capas idénticas
de átomos dispuestos en forma hexagonal, seguidas de una tercera capa de átomos que
se sitúan sobre los huecos de la primera capa.
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Densidad: La estructura HCP tiene una de las densidades más altas entre las estructuras
cristalinas comunes, aproximadamente del 74% de empaquetamiento.
Ejemplos de Materiales con Estructura HCP:
.
Uno de los ejemplos más conocidos de un metal que cristaliza en estructura HCP es el
magnesio (Mg). Otros metales que pueden adoptar esta estructura en ciertas condiciones
incluyen el titanio (Ti), el cobalto (Co) y el zinc (Zn).
Además de los metales, algunos no metales y compuestos también pueden cristalizar en
estructura HCP, como algunos minerales y polímeros
REDES CRISTALINAS TETRAGONALES:
1. Tetragonal Simple:
En la red tetragonal simple, los átomos se encuentran ubicados
únicamente en los vértices de la celda unitaria. Esto significa que
cada átomo tiene vecinos solamente en las esquinas de la celda
unitaria y no en su interior ni en el centro de la celda. Esta
disposición da como resultado una estructura cristalina más abierta
y menos densa en comparación con las estructuras centradas en
Ilustración 4 estructura
tetragonal simple.
el cuerpo o en las caras.
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2. Tetragonal Centrado en el Cuerpo:
En la red tetragonal centrada en el cuerpo, además de los átomos en
las esquinas de la celda unitaria, hay un átomo adicional en el centro
de la celda. Esta disposición aumenta la densidad de la estructura
cristalina en comparación con la red tetragonal simple, ya que
introduce un átomo adicional en el centro de la celda unitaria, lo que
resulta en una mayor compacidad de la estructura.
Los materiales con estructura tetragonal pueden exhibir
propiedades mecánicas y ópticas interesantes.
Ilustración 5 estructura
tetragonal centrada en el cuerpo
Algunos ejemplos de materiales que cristalizan en estructura tetragonal incluyen el rutilo
(TiO2), el zircón (ZrSiO4) y algunas fases de las aleaciones metálicas.
REDES CRISTALINAS OTORROMBOICAS:
El sistema cristalino ortorrómbico es otro de los siete sistemas cristalinos básicos. En este
sistema, los ejes de la celda unitaria tienen longitudes desiguales y forman ángulos
oblicuos entre sí, es decir, ninguno de los ángulos es de 90 grados. Esto contrasta con el
sistema tetragonal, donde dos de los ejes son perpendiculares y el tercero es de longitud
diferente.
1. Ortorrómbico Simple:
En la red ortorrómbica simple, los átomos se encuentran únicamente en los
vértices de la celda unitaria. Esto significa que cada átomo tiene vecinos
solamente en las esquinas de la celda unitaria y no en su interior ni en el
centro de la celda. Esta disposición resulta en una estructura cristalina más
abierta y menos densa.
Ilustración 6
ortorrómbico simple
2. Ortorrómbico Centrado en la Base:
En la red ortorrómbica centrada en la base, además de los átomos en las
esquinas de la celda unitaria, hay un átomo adicional en cada una de las
Ilustración 7 ortorrómbico
centrado en las bases.
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caras paralelas a un solo plano. Esto introduce una mayor densidad en la estructura
cristalina.
3. Ortorrómbico Centrado en las Caras:
En la red ortorrómbica centrada en las caras, además de los átomos en las
esquinas de la celda unitaria, hay un átomo adicional en el centro de cada
cara. Esto aumenta aún más la densidad de la estructura cristalina.
Ilustración 8 ortorrómbico
centrado en las caras.
4. Ortorrómbico Centrado en las Caras y en el Centro:
En la red ortorrómbica centrada en las caras y en el centro, además de los
átomos en las esquinas de la celda unitaria y en el centro de cada cara, hay
un átomo adicional en el centro de la celda. Esta disposición introduce la
mayor densidad en la estructura cristalina entre los tipos
ortorrómbicos.
Ilustración 9 ortorrómbico
centrado en el cuerpo.
RED CRISTALINA RÓMBICO.
En este sistema, los ejes de la celda unitaria tienen longitudes desiguales y forman
ángulos oblicuos entre sí, es decir, ninguno de los ángulos es de 90 grados. Esto
contrasta con el sistema ortorrómbico, donde los ejes tienen longitudes desiguales, pero
forman ángulos rectos entre sí.
Dentro del sistema cristalino rómbico, existe un tipo principal de red de Bravais, que es la
red rómbica simple.
Rómbico Simple:
En la red rómbica simple, los átomos se encuentran únicamente en los vértices de la
celda unitaria. Esto significa que cada átomo tiene vecinos solamente en las esquinas de
la celda unitaria y no en su interior ni en el centro de la celda. Esta disposición resulta en
una estructura cristalina más abierta y menos densa.
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Características de redes rómbicas:
Los materiales que cristalizan en estructura rómbica pueden tener una variedad de
propiedades físicas y químicas, dependiendo de la composición específica del material y
de la disposición exacta de los átomos en la red cristalina.
La estructura rómbica simple puede encontrarse en algunos minerales y compuestos, y su
presencia puede influir en las propiedades y el comportamiento de estos materiales.
ESTRUCTURA MONOCLINICO:
El sistema cristalino monoclínico es uno de los siete sistemas cristalinos básicos. En este
sistema, los ejes de la celda unitaria tienen longitudes desiguales y solo un par de ellos
forman ángulos rectos entre sí, mientras que el tercer eje forma un ángulo oblicuo. Esto
contrasta con los sistemas tetragonal y ortorrómbico, donde dos o tres ejes forman
ángulos rectos.
Dentro del sistema cristalino monoclínico, existe un tipo principal de red de Bravais, que
es la red monoclínica simple.
Monoclínico Simple:
En la red monoclínica simple, los átomos se encuentran únicamente en
los vértices de la celda unitaria. Esto significa que cada átomo tiene
vecinos solamente en las esquinas de la celda unitaria y no en su interior
ni en el centro de la celda. Esta disposición resulta en una estructura
cristalina más abierta y menos densa.
Ilustración 10 estructura
monoclínico simple.
ESTRUCTURA TRICLÍNICO:
En este sistema, los tres ejes de la celda unitaria tienen longitudes desiguales y forman
ángulos oblicuos entre sí, es decir, ninguno de los ángulos es de 90 grados. Esto lo
diferencia de los otros sistemas cristalinos donde al menos un par de ejes forma ángulos
rectos entre sí.
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Dentro del sistema cristalino triclínico, existe un tipo principal de red de Bravais, que es la
red triclínica simple.
Triclínico Simple:
En la red triclínica simple, los átomos se encuentran únicamente en los
vértices de la celda unitaria. Esto significa que cada átomo tiene
vecinos solamente en las esquinas de la celda unitaria y no en su
interior ni en el centro de la celda. Esta disposición resulta en una
estructura cristalina más abierta y menos densa.
Ilustración 11 estructura
triclínica simple.
Los materiales que cristalizan en estructura triclínica pueden tener una variedad
de propiedades físicas y químicas, dependiendo de la composición específica del
material y de la disposición exacta de los átomos en la red cristalina.
La estructura triclínica simple puede encontrarse en algunos minerales y
compuestos, y su presencia puede influir en las propiedades y el comportamiento
de estos materiales.
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Tabla 1 Redes de Bravais.
Tabla 2 Parámetros de las Redes de Bravais.
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REDES CRISTALINAS IÓNICAS:
Las redes iónicas gigantes tienen puntos de fusión y ebullición muy altos, debido a la
fuerte atracción que mantiene unidos a los iones.
Conducen la electricidad, pero solo cuando están disueltas o fundidas. Cuando las redes
iónicas se encuentran en estado sólido, sus iones están fijos en su posición y no pueden
moverse, por lo que la electricidad no se conduce.
Las redes iónicas gigantes son solubles en agua y en disolventes polares, pero son
insolubles en disolventes no polares:
Los disolventes polares tienen átomos con una gran diferencia de electronegatividad.
Los disolventes no polares contienen átomos con una diferencia de electronegatividad
relativamente pequeña.
REDES CRISTALINAS COVALENTES:
Redes cristalinas covalentes simples:
Las redes cristalinas covalentes simples tienen puntos de fusión y ebullición bajos, porque
tienen fuerzas intermoleculares débiles entre las moléculas. Por lo tanto, solo se necesita
una pequeña cantidad de energía para romper la red.
No conducen la electricidad en ninguno de los estados (sólido, líquido o gaseoso), ya que
no hay iones ni electrones deslocalizados que se desplacen por la estructura y
transporten una carga.
Las redes covalentes simples son más solubles en disolventes no polares y son insolubles
en agua.
Redes cristalinas covalentes gigantes:
Las redes cristalinas covalentes gigantes tienen puntos de fusión y ebullición elevados, ya
que se necesita una gran cantidad de energía para romper los fuertes enlaces entre las
moléculas.
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La mayoría de estos compuestos no pueden conducir la electricidad porque no hay
electrones libres disponibles para transportar una carga. Sin embargo, el grafito puede
conducir la electricidad, porque tiene electrones deslocalizados.
Estos tipos de redes cristalinas son insolubles en agua, ya que no contienen iones.
REDES CRISTALINAS METÁLICAS:
Las redes metálicas gigantes tienen puntos de fusión y ebullición moderadamente altos,
debido al fuerte enlace metálico.
Estas estructuras pueden conducir la electricidad cuando son sólidas o líquidas, ya que
los electrones libres están disponibles en ambos estados y pueden desplazarse por la
estructura llevando una carga eléctrica.
Son insolubles en agua porque los enlaces metálicos son muy fuertes. Sin embargo,
pueden ser solubles solo en metales líquidos.
Las redes de Bravais y las estructuras cristalinas que generan tienen una variedad de
aplicaciones en la ingeniería industrial. Estas aplicaciones pueden variar dependiendo del
material y sus propiedades específicas, así como de las necesidades y requisitos de cada
aplicación en particular. A continuación, se presentan algunas aplicaciones comunes de
las redes de Bravais en la ingeniería industrial:
MATERIALES METÁLICOS:
Los metales con estructuras cristalinas FCC, BCC o HCP se utilizan ampliamente en la
industria para fabricar componentes y estructuras. Por ejemplo, el acero, que tiene una
estructura BCC o FCC dependiendo de la aleación, se utiliza en la construcción de
edificios, puentes, vehículos y maquinaria.
Los materiales con estructuras cristalinas FCC, como el aluminio y el cobre, se utilizan en
la fabricación de componentes electrónicos, cables eléctricos y envases debido a su
buena conductividad eléctrica y maleabilidad.
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MATERIALES CERÁMICOS:
Los materiales cerámicos con estructuras cristalinas específicas se utilizan en
aplicaciones de ingeniería industrial debido a su resistencia a la corrosión, alta
temperatura y desgaste. Por ejemplo, el óxido de aluminio (alúmina) se utiliza en la
fabricación de herramientas de corte y revestimientos debido a su estructura cristalina
HCP y su alta dureza.
Los materiales cerámicos como el carburo de silicio y el nitruro de silicio, que tienen
estructuras cristalinas cúbicas y hexagonales, respectivamente, se utilizan en aplicaciones
de alta temperatura y abrasión, como herramientas de corte, rodamientos y revestimientos
de alta resistencia.
MATERIALES POLIMÉRICOS:
Algunos polímeros cristalinos, como el polietileno de alta densidad (HDPE), tienen una
estructura cristalina cúbica centrada en las caras y se utilizan en aplicaciones industriales
como tuberías, envases y componentes para aplicaciones estructurales debido a su
resistencia y rigidez.
Los polímeros con estructuras cristalinas específicas se utilizan en aplicaciones de
ingeniería industrial, como la impresión 3D, la fabricación de dispositivos médicos y la
industria automotriz.
MATERIALES COMPUESTOS:
Los materiales compuestos, que consisten en una matriz polimérica o metálica reforzada
con fibras, pueden tener estructuras cristalinas específicas dependiendo de los materiales
utilizados en su fabricación. Estos materiales se utilizan en aplicaciones de ingeniería
industrial donde se requiere una combinación de propiedades mecánicas, térmicas y
químicas específicas.
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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA.
(REDES CRISTALINAS)
CONCLUSUONES:
Después de llevar a cabo una investigación sobre las redes cristalinas, es posible llegar a
varios puntos importantes de este tema con gran rama de conceptos y elementos:
Mi investigación resalta la importancia de comprender las estructuras cristalinas de los
materiales, ya que esta determina muchas de sus propiedades físicas y químicas
fundamentales. También podemos observar los variados tipos de redes cristalinas, cada
una con sus propias características únicas. Esto expone la diversidad y complejidad de
los materiales cristalinos. En mi investigación pude encontrar las relaciones entre la
estructura cristalina de un material y sus propiedades macroscópicas, como su
resistencia, conductividad eléctrica, y su comportamiento mecánico. He identificado
diversas aplicaciones de los materiales cristalinos en campos como la industria, la
tecnología, la medicina y la ciencia de materiales. Esto demuestra la importancia de la
investigación en este campo para el avance de numerosas áreas. En resumen, puedo
decir que la investigación sobre las redes cristalinas proporciona una base sólida para
comprender y aprovechar las propiedades de los materiales cristalinos en una variedad de
aplicaciones.
LISTA DE REFERENCIAS O BIBLIOGRAFIA:
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https://web.unican.es/centros/minas/exposicion-lorenzo-pfersich/sistemas-cristalinos
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