Práctica 1 Construcción de Estructuras Cristalinas

Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco

Laboratorio de estructura y propiedades de los materiales Profesor: Coello Ramírez Rubén aniel

Pr!ctica "#

 $aller  $aller de construcción de modelos de estructuras

%&uipo " # 'ello López aniel Andrés aza Ponce (isel )ómez %strada Luis %nri&ue Mercado Cortés Linda Aimeé *rtiz Morales +ernanda ,!s&uez Martínez -or.e

Mé/ico istrito +ederal0 1# de enero de 12#3 Pr!ctica "#

 $aller de construcción de modelos de estructuras Resumen de la sesión (práctica #1)

Durante la primer sesión experimental del laboratorio de estructura y propiedades de los materiales realizada el 14 de enero del año en curso desde las 7 a las 10 am, cada equipo armo 3 estructuras cristalinas (dos de la cúbica centrada en las caras y una de la exa!onal compacta" con la ayuda de es#eras de unicel y palillos de distintas medidas$ %a primera que se armó #ue la cubica centrada en las caras$ &tilizamos es#eras de unicel de ' cm de dimetro y palillos de 10 cm para #ormar la estructura cúbica, palillos de 1) cm para dar soporte a la estructura al colocar los tomos centrados en las caras y palillos de * cm para montar los tomos que ir+an en las caras del si!uiente cubo para #ormar una red cristalina$ %a se!unda estructura en armarse #ue la exa!onal compacta$ onstruimos una base de es#eras con un espacio -ac+o donde ms tarde se montar+a una #i!ura resultante de dos pirmides que quedo en-uelta por las otras dos capas de esperas (trian!ulares con un ueco exa!onal en el centro"$ .or último construimos la se!unda estructura cúbica centrada en las caras en las que únicamente se mostraba el cubo con sus respecti-os tomos sin mostrar de qu/ #orma se -er+an los tomos del si!uiente cubo en la red cristalina$

Objetivos

 l terminar el taller el alumno ser capaz de •

•

2laborar las estructuras cúbica centrada en las caras y exa!onal compacta, con materiales de #cil adquisición$ 2laborar la estructura cúbica centrada en las caras donde se a!a notar el número de coordinación para esta estructura$

Marco teórico

%os sólidos son materiales que pueden ser mecnicamente trans#ormados para que obten!an la #orma y las dimensiones adecuadas para su uso$ %os sólidos pueden ser amor#os o cristalinos, se!ún la estructura que presenten$ 2n los materiales amor#os, no existe un orden espec+#ico en la manera en que se distribuyen las part+culas en un material, sus tomos siempre estn en desorden o desalineados aún en su estado sólido$ o presentan una disposición interna ordenada por lo tanto no tienen nin!ún patrón determinado$ mor#o quiere decir  que no tienen #orma$ %a estructura cristalina se da cuando las part+culas se encuentran ordenadas, #ormando un patrón al cual se le denomina red o ret+culo presenta ordenamiento de corto y lar!o alcance, esto es, el ordenamiento de una part+cula con respecto a part+culas -ecinas en el primer caso y en el se!undo, en toda la red$ 5e describen como materiales sólidos cuyos elementos constituti-os se repiten de manera ordenada y paralela y cuya distribución en el espacio muestra ciertas relaciones de simetr+a$ s+, la propiedad caracter+stica y de#inidora del medio cristalino es ser  periódico, es decir, que a lo lar!o de cualquier dirección, y dependiendo de la dirección ele!ida, la materia que lo #orma se alla a distancias espec+#icas y paralelamente orientadas$ &n modelo de red se construye considerando un con6unto de puntos o nodos, los cuales representan las posiciones de los iones, los tomos o las mol/culas que lo con#orman qu+micamente$ %a red se puede di-idir asta que se lle!a a una unidad bsica, a la cual se le denomina celda unitaria y es el menor paralelep+pedo que contiene el menor  número de part+culas que retienen las propiedades !enerales de toda la red y que al repetirse en el espacio pueden reproducirla$ 2xisten siete sistemas cristalinos, los cuales se distin!uen por sus constantes cristalo!r#icas cúbico, exa!onal (tri!onal exa!onal", rombo/drico (tri!onal rombo/drico", ortorrómbico, tetra!onal, monocl+nico y tricl+nico$ onsiderando que los tomos, iones o mol/culas, constituyentes qu+micos de la sustancia que #orma el sólido cristalino, pueden ser representados como es#eras,

/stas se pueden acomodar (empaquetar" de dos maneras dentro de la red que #orma el cristal no compacto y compacto$

%mpa&uetamie nto

%mpa&uetamie nto

Materiales y Procedimiento • • • • • •

'00 es#eras de unicel de ' cm de dimetro de tres colores di#erentes pistola de silicón 3 bases de madera de '0x'0 cm o mayor  1' palillos de madera cil+ndricos de 10 cm de doble punta 1* palillos de madera cil+ndricos de * cm de doble punta 1 metro cuadrado de plstico cristal

+in a Armar planos con #2cm0con ;cmpalillos y esferas parapa f  b palillos Unir losde planos lar.os 8%s una estructura cubica c

Planos Cubo0 donde se marcan las esferas &ue se encuentran en coordinación< Palillo con esfera clavados en los vértices superiores en un !n.ulo de 3=> sobre una de las caras< 7i

7i 1 4e/!.onos56 Armado de la es

Cuestionario

1 2scriba cules son los estados de a!re!ación de la materia y explique el modelo de distribución de part+culas que tiene cada uno de ellos$

9olumen de#inido, adopta la #orma del recipiente, part+culas poco cercanas y #uerza de atracción d/bil$

9olumen y #orma de#inida, incompresible, part+culas muy 6untas y muca #uerza de atracción entre ellas$

o tienen #orma ni -olumen de#inidos, part+culas libres y muy poca #uerza de atracción entre ellas$ 5e pueden expandir  o comprimir$

'$ De#ina material cristalino y material amor#o$ a" ristalino son part+culas que se encuentran unidas de #orma ordenada, repetiti-a y tridimensional (de ) part+culas en adelante" b" mor#o %as part+culas no tienen un orden ni patrón a se!uir (menos de ) part+culas"$ 3$ 2xplique qu/ si!ni#ica corto alcance y lar!o alcance$ 2s el ordenamiento de un tomo con respecto a los tomos -ecinos (corto alcance" y en toda la red (lar!o alcance"$ 4$ 2xplique qu/ es a" 8ed cristalina 2s la estructura que se #orma cuando las part+culas se encuentran ordenadas y #ormando un patrón$

b" elda unitaria 2s el menor !rupo de tomos representati-o de una estructura cristalina$ c" ristal 2s un sólido omo!/neo que presenta un orden periódico y tridimensional, el cristal es obtenido en un proceso de cristalización$ )$ 2scriba los nombres de a" %os 7 sistemas cristalinos úbico, exa!onal, tetra!onal, rombo/drico, ortorrómbico, monocl+nico y tricl+nico$ b" 2mpaquetamientos ompacto y no compacto$ c" :uecos en estructuras cristalinas (tambi/n llamados intersticios" son octa/drico y tetra/drico$

Conclusiones

5e lo!ró elaborar estructuras, tales como cúbica centrada en las caras y exa!onal compacta con materiales$ 5e elaboró otra estructura cúbica centrada en las caras dónde se izo notar su número de coordinación para esta estructura$ ;o pienso, que la elaboración de estos modelos de estructuras, tienen !ran importancia con respecto a al!unas in!enier+as, puesto que nos ayuda a conocer  como estn constituidos di-ersos materiales, los cuales utilizamos mucas -eces en el trayecto de nuestras acti-idades cotidianas$ abe decir que por #alta de su#iciente material, no #ue posible elaborar todas las estructuras solicitadas en la prctica, sin embar!o, se lo!ró realizar la mayor  cantidad de ellas, as+ como tambi/n comprender y demostrar la importancia que tienen los ob6eti-os propuestos para su elaboración$ Daniel Bello 2n la realización de la primer prctica, no pudimos completar con todo lo solicitado en el manual, ya que por #alta de materiales no pudimos acer la estructura exa!onal compacta como marcaba el manual, por tal razón el pro#esor cambio el modelo de dica estructura a una en la que usamos, palillos y menos es#eras de unicel, pero se!uimos conser-ando el propósito de conocer la estructura exa!onal compacta y as+ obser-ar lo que es, el número de coordinación de un tomo o ion y el !ran acomodo que presenta esta estructura cristalina$

 l realizar la estructura compacta cúbica centrada en las caras nos dimos cuenta que casi tienen el mismo arre!lo, porque en el número de coordinación son i!uales ya que estn en contacto directo con 1' es#eras, que ser+an los tomo o iones$ .ara la in!enier+a ci-il, es muy importante que el in!eniero conozca, las estructuras de los materiales, ya que de esta #orma tendr los conocimientos necesarios para lle-ar a cabo construcciones, con materiales que satis#a!an las necesidades de dicas obras y sobre que materiales realiza la construcción$ Luis Enrique

2l contenido de la prctica, y las dems practicas en !eneral, en mi opinión son una de las bases principales para mi carrera (in!enier+a qu+mica", es importante comprender los principales materiales pues se emplearan en el campo laboral$ 2n cuanto a la prctica, se presentaron ciertos problemas, las bolitas de unicel no #ueron su#icientes para elaborar las 3 estructuras, por lo que el pro#esor modi#icó un poco la prctica, la cual se termino bien y 6usto a tiempo, considero que ubi/ramos terminado antes pero el pro#esor no nos explico cuntas estructuras eran en total, pues cuando cre+amos que ya ab+amos terminado, nos in#ormó que nos #altaba una$ on respecto a los ob6eti-os, no se cumplieron tal cual, a pesar de que se realizaron 4 estructuras, no #ueron tal cual el manual los ped+a, todo esto como consecuencia de la #alta de material$ Linda Mercado 5e lo!ró construir la estructura cubica compacta y obser-ar la #orma en que los tomos se a!rupan entre los uecos de la base de la estructura y as+ consecuti-amente en cada capa de tomos, 5e lo!ró construir dos estructuras cubicas centrada en las caras obser-ando el número de coordinación y el número de tomos de la estructura$ 2s interesante obser-ar la #orma en que los tomos se a!rupan en redes cristalinas, adems esto nos ayuda a comprender de #orma ms completa al!unas propiedades de los materiales$ Dentro de la in!enier+a ambiental debe ser de muca importancia conocer la estructura atómica de los materiales para comprender las trans#ormaciones de la materia, in-esti!ar y asta descubrir  materiales biode!radables$ Fernanda Ortiz 

on la elaboración de estos materiales la celda unitaria y el empaquetamiento, explican la #orma de cómo estn estructurados los tomos, espec+#icamente de los materiales cristalinos sus tomos iones o mol/culas tienen un ordenamiento de una #orma que no de6a muco espacio entre ellos, de la celda unitaria se pueden ablar de tres tipos la celda unitaria simple est compuesto de cuatro moti-os cada uno en un -/rtice, la celda unitaria centrada el cuerpo tiene cinco moti-os uno en cada -/rtice y uno centrado en el cuerpo lo que ace que el tomo o la mol/cula ten!a menor espacio libre y lo ace mas duro, la celda unitaria centrada en las caras tiene diez moti-os uno en cada cara y tambien en los -/rtices esta estructura es muy compacta porque el espacio libre que de6a entre ellos es muy poco la cual ace que un material cristalino sea resistente$ 2sto me lle-a a la conclusión que entre menos espacio libre aya en una part+cula, esto ser muco ms resistente$ Jorge Vásquez  Bibliora!"a  s, ?ompson, 4ta$ 2dición, @/xico, '007$

an! 8$ =Au+mica>, @c BraC :ill, 11-a$ 2dición, ina '013$