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Empaquetamientos compactos

Son empaquetamientos en los que los tomos ocupan el volumen total ms pequeo, dejando el mnimo espacio vacio.

Empaquetamiento compacto de esferas Las estructuras que los slidos cristalinos adoptan son aquellas que permiten el Contacto ms ntimo entre las partculas, a fin de maximizar las fuerzas de atraccin entre ellas, cada esfera est rodeada por otras seis en la capa.

Empaquetamiento compacto

No denso, empaquetamiento aleatorio

Denso, empaquetamiento ordenado

Materiales CRISTALINOS

Los tomos se acomodan en arreglos en 3D Tpico deMetales Mayora de cermicos Algunos polmeros

Materiales NO CRISTALINOS

Los tomos no tiene empaquetamiento peridico Amorfo = No cristalino Ocurre para:Estructuras complejas Enfriamiento rpido

Los tomos o iones se consideran como esferas slidas con dimetro bien definido modelo atmico de esfera dura Las esferas ms cercanas se tocan entre s En los metales cada esfera representa el ncleo atmico

Cmo podemos acomodar los tomos para minimizar los espacios vacios

Apilando las capas para obtener estructuras 3D

Tienen empaquetamiento denso Razones para el empaquetamiento denso Generalmente solo esta presente un elemento por lo que todos los radios atmicos son iguales El enlace metlico no es direccional

Las distancias a los primeros vecinos tienden a ser cortas para reducir la energa de enlace La nube electrnica cubre a los ncleos

Tiene las estructuras cristalinas ms simples

Empaquetamientos en 2DEn 1926 Goldschmidt propuso que los tomos podan ser considerados como esferas rgidas (de igual tamao para el caso de metales) cuando se empaquetan para formar slidos. El modo ms eficiente de empaquetar esferas en dos dimensiones es una capa con un empaquetamiento hexagonal compacto.

Empaquetamientos compactos en 3DLa estructura de muchos metales se puede describir empleando el concepto de empaquetamiento compacto. El modo ms eficiente de empaquetar esferas en tres dimensiones es apilando capas hexagonales compactas para dar lugar a una estructura tridimensional compacta.

La adicin de una tercera capa sobre las dos anteriores puede hacerse de dos maneras diferentes y es lo que determina que la estructura resultante sea hexagonal compacta (HCP) o cbica compacta (CCP).

Empaquetamientos compactos de esferasAB - AB ABC - ABC

Empaquetamiento cbico compacto (CCP)Se obtiene un empaquetamiento cbico compacto cuando la proyeccin de la tercera capa que se aade no coincide con ninguna de las anteriores, dando lugar a la secuencia

ABCABCABC

Celda unidad: Cbica (FCC): a = b = c, = = = 90 Z = 4, (0, 0, 0) (0, 1/2, 1/2) (1/2, 0, 1/2) (1/2, 1/2, 0) N. C. = 12

Los tomos se tocan entre si a lo largo de las diagonales de las caras Todos los tomos son iguales ejemplo: Au, Al, Cu, Pb, Ni, etc. # de coordinacin = 12 y 4 tomos/celda unitaria: 6 caras x + 8 esquinas x 1/8

Tienen el factor de empaquetamiento mximo

APF de una cbica compacta = 0.74

ABCABC

secuencia de apilamiento

Proyeccin 2D

Secuencia de apilamiento para una cbica centrada en las caras

Empaquetamiento hexagonal compacto (HCP) Se obtiene un empaquetamiento hexagonal compacto cuando la proyeccin de la tercera capa que se aade coincide con la primera capa, dando lugar a una secuencia

ABABAB

Celda unidad Hexagonal: a = b, c = 1.63a, = = 90 = 120 Z = 2, (0, 0, 0) (2/3, 1/3, 1/2) N. C. = 12

ABABProyeccin 3D

secuencia de apilamiento

Proyeccin 2D

Empaquetamientos

Empaquetamientos no compactos: Estructura cbica simple (SC)Se obtiene una estructura cbica simple apilando capas con empaquetamiento cuadrado de esferas segn la secuencia AAA. Celda unidad: Cbica (P): a = b = c, = = = 90 Z = 1, (0, 0, 0) N. C. = 6

Empaquetamientos no compactos:Se obtiene una estructura cbica centrada en el cuerpo apilando capas con empaquetamiento cuadrado de esferas segn la secuencia ABAB. Celda unidad: Cbica (I): a = b = c, = = = 90 Z = 2, (0, 0, 0) (1/2, 1/2, 1/2) N. C. = 8

Estructura cbica centrada en el cuerpo (BCC)

Posicin de los huecos tetradricos en una celda cbica centrada en las caras.

Slidos metlicosEnlace y propiedadesUna visin simple del enlace de un metal es un mar de electrones los electrones de valencia forman un mar de carga negativas que mantienen finamente unidos a los tomos. El mar de electrones pueden desplazarse por lo que los metales son conductores, adems los metales son maleables(se trabajan bien en hojas) y dctiles (se pueden convertir en alambres delgados)

EstructuraEl enlace metlico es poco direccional, lo que explica la tendencia de los tomos de un metal a rodearse del mayor numero posible de otros tomos. Por ello los slidos metlicos se caracterizan a menudo por tener empaquetamiento compacto.