En este objeto de aprendizaje se estudian las tres principales estructuras cristalinas que presenta un metal en su estado sólido.
Consideraciones y criterios para la selección de un material
Estructura cristalina
Se dice que existe una estructura cristalina en un material cuando es posible describir sus enlaces atómicos por medio de estructuras simples que se repiten a lo largo del material. Para explicar la estructura cristalina tridimensional de los metales, se utiliza la palabra red; esta descripción consiste en definir la ubicación de cada átomo como los vértices de una figura geométrica, y a los enlaces entre éstos como las aristas. La red más simple es llamada celda unitaria o celda unidad. Por lo general, los metales se presentan en tres distintas celdas unitarias: cúbica centrada en las caras (FCC), cúbica centrada en el cuerpo (BCC) y hexagonal compacta (HC). A continuación se describirá cada una de ellas.
Celda cúbica centrada en las caras
La celda unitaria cúbica centrada en las caras (FCC) tiene los átomos en los vértices de un cubo (todas sus aristas del mismo tamaño), además de átomos en los centros de cada una de las caras. En este caso, la longitud de la arista l y el radio del átomo R cumplen la relación:
Celda cúbica centrada en el cuerpo
La celda unitaria cúbica centrada en el cuerpo (BCC) cuenta con ocho átomos en los vértices del cubo, además de un átomo en el centro. Para esta formación cristalina se tiene la relación:
Celda hexagonal compacta
Finalmente, la celda unitaria hexagonal compacta (HC) consta de dos caras hexagonales (superior e inferior) con un átomo en cada vértice, además de otro en el centro del hexágono. Si asumimos que la longitud de cada lado del hexágono es l y c es la altura, se tiene la relación:
La siguiente tabla muestra la formaci�n cristalina para algunos metales:
Metal |
Estructura |
Aluminio | FCC |
Cadmio | HC |
Cromo | BCC |
Cobalto | HC |
Cobre | FCC |
Oro | FCC |
Hierro | BCC |
Plomo | FCC |
Molibdeno | BCC |
Níquel | FCC |
Platino | FCC |
Plata | FCC |
Tantalio | BCC |
Titanio | HC |
Tungsteno | BCC |
Zinc | HC |