Tipos de estructuras. Introducción a la Ciencia de Materiales. M. Bizarro F. M. Sánchez

Transcripción

1 Tipos de estructuras

2 Empaquetamiento compacto Son estructuras formadas por átomos de igual tamaño que se unen mediante enlace metálico (esferas duras) A B A : A B C :

3 FCC vs HCP El factor de empaquetamiento de las estructuras FCC y HCP es igual. El número de coordinación es 12 aunque el poliedro de coordinación es diferente. Ambos empaquetamientos generan huecos entre las posiciones atómicas con número de coordinación determinado.

4 Huecos trigonales, tetraédricos y octaédricos Hueco trigonal Hueco tetraédrico Hueco octaédrico

5 Estructuras derivadas de la estructura FCC Cuando las posiciones octaédricas, tetraédricas y triangulares se ocupan total o parcialmente por átomos, se originan una serie de tipos estructurales. Estructura tipo cloruro de sodio Se ocupan todas las posiciones octaédricas por átomos iguales entre sí y distintos a los del empaquetado. Estructura típica para sustancias de fórmula AX con estequiometría 1:1 Ejemplos: MgO, CaO, SrO, BaO, TiO, MnO, FeO, LiF, LiCl, NaBr,NaI, TiN.

6 Estructura tipo Fluorita Se ocupan todas las posiciones tetraédricas por átomos iguales entre sí y distitntos a los del empaquetado. Estructura típica para sustancias de fórmula A 2 X con estequiometría 2:1 Ejemplos: F: CaF2, SrF2, SrCl2, BaF2, PbO2, CeO2 A: Li2O, Li2S, Na2O, Na2S, K2O, K2Se Fluorita: arreglo de cationes con aniones tetraédricos. Antifluorita: arreglo de aniones con cationes tetraédricos.

7 Estructura tipo Esfalerita o Blenda Se rellenan la mitad de los huecos tetraédricos por átomos iguales entre sí pero distintos a los empaquetados El hecho de que los átomos ocupen unas posiciones tetraédricas y otras no, indica fuerza de enlace direccional y por tanto la estructura es covalente. Ejemplos: CuF, CuCl, BeS, SeBe, ZnSe, HgS, Bas, GaAs, InP, InAs.

8 Estructura tipo diamante Se rellenan la mitad de los huecos tetraédricos por átomos iguales a los del empaquetado. Ejemplo: C

9 Wurtzita Requiere un empaquetamiento hexagonal con la mitad de los sitios tetraédricos llenos con átomos para alcanzar una separación máxima entre cationes. Ejemplos: ZnO, ZnS, ZnSe, BeO, CdS, MnS

10 Las estructuras iónicas (y otras) pueden ser derivadas a partir de la ocupación de los huecos en los empaquetados densos.

11 TiO 2 Rutilo Anatasa

12 Perovskita Fórmula general ABX 3 Celda primitiva cúbica Ejemplos: KNbO3, KTaO3, NaNbO3, LaFeO3

13 Espinela Hay tantos sitios octaédricos como tetraédricos ocupados. La fórmula es XY 2 O 4 Octaedros Y, átomos trivalentes Tetraedros X, átomos divalentes Ejemplos: MgAl2O4, CoAl2O4, CuCr2S4, NiFe2O4, Mg2TiO4.

14 Silicatos Tienen fórmulas y estructuras complejas. Las estructuras de aniones de silicatos se basan en los siguientes principios: Casi todas las estructuras de silicatos se construyen de tetraedros de SiO4. Los tetraedros se relacionan compartiendo esquinas para formar unidades poliméricas más largas No más de dos tetraedros de SiO4 pueden compartir una esquina común (i.e. oxígeno). Los tetraedros de SiO4 nunca comparten bordes o caras con otros.