1RA UNIDAD B

8/4/2019 1RA UNIDAD B

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ESTRUCTURA NO CRISTALINA - IMPERFECCION

1.- ESTRUCTURA CRISTALINA PERFECCIN.SIETE SISTEMAS - CATORCE RETCULOSESTRUCTURAS DE METALESESTRUCTURA DE CERMICOSESTRUCTURA DE POLMEROS

ESTRUCTURA DE SEMICONDUCTORES2.- ESTRUCTURA NO CRISTALINA IMPERFECCIN

LA SOLUCIN SLIDADEFECTOS PUNTUALESDEFECTOS LINEALES

DEFECTOS PLANARESSLIDOS NO CRISTALINOS

3.- DIFRACCIN DE CRISTALES LEY DE BRAGG


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SOLUCION SOLIDA - IMPERFECCION QUIMICA

No es posible evitar que haya al menos una contaminacin de losmateriales slidos, muchos contienen cantidades significativas decomponentes diferentes, aleacin o contaminacin.

Los materiales son de hecho soluciones slidas.


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Solucin slida por substitucin.

Solucin slida aleatoria, los tomos de un elemento substituyen aotro en sus lugares correspondientes de la red; reglas de Hume-Rothery:

Menos de aproximadamente, 15% de diferencia en el radioatmico. La misma estructura de cristal. Electronegativos similares (habilidad del tomo para atraer

un e-). La misma valencia.

Solucin slida ordenada, distribucin ordenada de elementos en lared cristalina.


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Solucin slida intersticial.

Cuando el tamao de los tomos difiere en gran medida, lasubstitucin del tomo ms pequeo en un sitio de la estructura delcristal podra ser inestable desde el punto de vista energtico; es

ms estable que el tomo pequeo se acomode en alguno de losespacios (intersticios) que existen entre tomos adyacentes de laestructura del cristal.

Condiciones:

Mantenimiento de una neutralidad de carga.


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DEFECTOS PUNTUALES - IMPERFECCIN CERODIMENSIONAL

Son imperfecciones estructurales que resultan de la agitacin trmica.Existen en los materiales independientemente de las impurezas

qumicas. Vacancia, lugar desocupado por un tomo dentro de la

estructura del cristal. Intersticialidad, un tomo ocupa un lugar intersticial que no

es normalmente ocupado en la estructura perfecta del cristal.


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El defecto de Schottky, consiste en una vacante que deja unpar de iones con cargas opuestas, necesario para mantenerlocalmente la neutralidad de carga dentro de la estructura delcristal.

El defecto de Frenkel, combinacin vacancia-intersticio, sepresenta en estructuras relativamente abiertas acomodaniones intersticiales sin generar esfuerzo excesivo.


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Conclusiones: Los defectos puntuales pueden ser tomos o iones faltantes

(vacantes) o tomos o iones extras (intersticialidades). La neutralidad de carga debe ser mantenida localmente para las

estructuras de los defectos puntuales en los compuestos inicos. La concentracin de defectos puntuales aumenta exponencialmente

con la temperatura absoluta siguiendo una expresin de Arrhenius.


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La difusin de estado slido ocurre en los materialescristalinos a travs del mecanismo de los defectos puntuales.

La difusividad, segn las leyes de Fick, aumentaexponencialmente con la temperatura absoluta siguiendo laexpresin de Arrehenius.


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DEFECTOS LINEALES O DISLOCACIONES - IMPERFECCINUNIDIMENSIONAL

Son defectos lineales, unidimensionales, asociados a deformacionesmecnicas, corresponden a la mitad de un plano extra de tomosen una estructura de cristal de otra manera perfecta.

Dislocacin de borde, el defecto o lnea de dislocacin correa lo largo del bode de la hilera extra de tomos.

Dislocacin de tornillo, apilamiento en espiral de planos delcristal alrededor de la lnea de dislocacin.


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Dislocaciones y deformacin mecnica. Las dislocaciones juegan un papel crtico en la deformacin

mecnica de los materiales cristalinos, facilitando el desplazamientode tomos mediante el deslizamiento en planos de alta densidadatmica a lo largo de direcciones de alta densidad atmica.

Sin el deslizamiento de dislocaciones, se requiere de esfuerzosexcepcionalmente grandes para deformar de manera permanentelos materiales.

Muchas propiedades mecnicas se explican en trminos de

mecanismo micro mecnico de deslizamiento de dislocaciones.

La deformacin plstica o permanente de los slidos cristalinos esdifcil sin dislocaciones.


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DEFECTOS PLANARES - IMPERFECCIN BIDIMENSIONAL.

Lo constituyen todas las superficies de frontera que rodean a unaestructura cristalina.

Fronteras gemelas, dividen dos regiones que son imgenes deespejo una con respecto a la otra.

La superficie exterior tiene una estructura caracterstica queinvolucra un elaborado sistema de capas. Frontera de grano, estructura de regin de disparidad entre granos

adyacentes, depende de la orientacin relativa de los granos.


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DIFRACCIN DE CRISTALES LEY DE BRAGG


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Ley de Bragg, hay que tener en cuenta:

- Se consideran planos cristalinos paralelos (en consecuencia, equiespaciados). Estos

actan como espejos semitransparentes

- Se deprecia el efecto de refraccin. (Existe, pero es pequeo debido a la alta energa

de las estas ondas cortas). En los modelos ms completos, este efecto se considera y

corrige.

- Las distancias recorridas por el haz incidente y por el haz reflejado, as como el

dimetro del haz, son muchsimo mayores que las distancias interatmicas. Esto

permite sumar las ondas reflejadas que llegan a un punto de la pantalla o pelcula

como si fuesen paralelas, una aproximacin.


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En la deduccin de la Ley de Bragg hay dos consideraciones importantes.

La primera es que el nmero de planos paralelos de una familia dada que efectivamente

participan en la difraccin es un nmero grande de planos; por ello, bastar un

pequeo desfase entre los haces emergentes de dos planos sucesivos, para que la suma

de los haces provenientes de todos los planos paralelos involucrados corresponda a una

interferencia destructiva sobre la pantalla. Esto es, bastar un pequeo desfase para que

ese conjuntos de haces no ilumine el punto correspondiente en la pantalla, pues su

contribucin destructiva dar un mnimo de difraccin.

La segunda consideracin es que, atendiendo a la primera consideracin, slo si los

haces de los planos paralelos emergen en fase, se tendr un haz emergente fino, el culdar un mximo fino sobre una pantalla (justo en fase). As, la Ley de Bragg establece

que slo algunos haces sern reflejados sobre la pantalla, en el sentido de que den

mximos; ello corresponder a planos paralelos que reflejen en fase.


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Segn esta ley, para que haya reflexin debe cumplirse la siguiente igualdad:

n = 2 d sin

donde: es el ngulo de incidencia

es la longitud de onda

d es la distancia interplanar de los planos paralelos considerados,

n, un nmero entero igual o mayor que uno; es el orden de la difraccin


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