1.1 ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES
Por: Diversa Ingeniería
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Estructura de un material
La estructura de un material se puede considerar en
diferentes niveles.
En el siglo V antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito
postuló, sin evidencia científica, que el Universo estaba compuesto por
partículas muy pequeñas e indivisibles, que llamó "átomos".
Sin embargo, los avances científicos de este siglo han
demostrado que la estructura atómica integra a partículas más pequeñas.
El átomo es la parte más pequeña en la que se puede obtener
materia de forma estable, ya que las partículas subatómicas que lo componen no
pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El átomo está
formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una
corteza que lo rodea en la cual se encuentran los electrones, en igual número
que los protones.
Protón, descubierto por Ernest Rutherford a principios del
siglo XX, el protón es una partícula elemental que constituye parte del núcleo
de cualquier átomo. El número de protones en el núcleo atómico, denominado
número atómico, es el que determina las propiedades químicas del átomo en
cuestión. Los protones poseen carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces
mayor de la de los electrones.
Neutrón, partícula elemental que constituye parte del núcleo
de los átomos. Fueron descubiertos en 1930 por dos físicos alemanes, Walter
Bothe y Herbert Becker. La masa del neutrón es ligeramente superior a la del
protón, pero el número de neutrones en el núcleo no determina las propiedades
químicas del átomo, aunque sí su estabilidad frente a posibles procesos
nucleares (fisión, fusión o emisión de radiactividad). Los neutrones carecen de
carga eléctrica, y son inestables cuando se hallan fuera del núcleo,
desintegrándose para dar un protón, un electrón y un antineutrino.
1- Estructura
atómica.
La disposición de los electrones que rodean al
núcleo de los átomos individuales afecta el comportamiento eléctrico,
magnético, térmico y óptico. La configuración electrónica influye en la forma
en que los átomos se unen entre si (enlaces químicos).
2- Estructura Cristalina.
Es esta estructura se toma en consideración la disposición o
arreglo de los átomos. Los metales, semiconductores, muchos cerámicos y algunos
polímeros tienen una organización de átomos muy regular, es decir, una
estructura cristalina. Se pueden controlar las imperfecciones en la
organización atómica a fin de producir cambios profundos en las propiedades.
3- Estructura Granular
En la mayor parte de los metales, los semiconductores y cerámicos se encuentra una estructura granular. El tamaño y forma de los granos influye en el comportamiento del material.
4- Estructura Multifásica.
En la mayor parte de los materiales se presenta más de una fase, teniendo cada una de ellas su arreglo atómico y propiedades únicas. El control del tipo, tamaño, distribución y cantidad de estas fases dentro del material es otra de las principales formas de controlar las propiedades.
Estructura cristalina y su consecuencia en las propiedades.
La estructura física de los
materiales de ingeniería tiene importancia en cuanto a la disposición de los
átomos, iones o moléculas que constituyen el solido y de las fuerzas de enlace
entre ellos. Si están ordenados en una disposición que se repite en las tres
dimensiones, se dice que el solido posee ESTRUCTURA CRISTALINA (metales,
aleaciones y algunos materiales cerámicos.
La red
difiere de un material a otro tanto en tamaño como en forma, dependiendo del
tamaño de los átomos y del tipo de enlace entre ellos. La celda unitaria es la
subdivisión de la red cristalina que sigue conservando las características
generales de toda la red.
Al apilar
celdas unitarias idénticas, se puede construir toda la red.
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