Orden y Desorden

 

 

En los materiales cristalinos, las partículas componentes muestran un ordenamiento regular que da como resultado un patrón que se repite en las tres dimensiones del espacio, y a lo largo de muchas distancias atómicas. Los sólidos cristalinos poseen internamente un orden de largo alcance. La situación en un cristal es tal que el entorno de un determinado tipo de átomo siempre es el mismo (los mismos átomos vecinos y a idénticas distancias).

 

 

En los materiales amorfos, los átomos siguen un ordenamiento muy localizado, restringido a pocas distancias atómicas y que, por tanto, no se repite en las tres dimensiones del espacio. Se habla de un orden local o de corto alcance. En la siguiente figura se ilustran los conceptos de largo y corto alcance, en un esquema bidimensional.

 

 

 

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Ilustración de los conceptos: (izq.) de orden de largo alcance y (dcha.) de corto alcance. Obsérvese cómo en este último el orden sólo se restringe a ciertas zonas. Los puntos pueden representar un átomo, una molécula o un grupo de átomos o moléculas.

 

 

 

Aunque la mayor parte de los materiales metálicos son cristalinos en condiciones ordinarias, algunos de ellos se tornan amorfos cuando solidifican bruscamente a partir del estado líquido. Los materiales cerámicos pueden ser cristalinos (como el diamante), pero también pueden ser amorfos (como, por ejemplo, los vidrios de ventana). En general, la no cristalinidad en los cerámicos no exige velocidades de enfriamiento tan severas como en el caso de los metales, y puede obedecer a razones muy complejas. Los materiales moleculares suelen ser cristalinos, y los materiales poliméricos son inherentemente no cristalinos, aunque algunos de ellos pueden mostrar cierto grado de cristalinidad, nunca completo.

 

 

Una evidencia simple del carácter cristalino de algunos materiales es la propia forma externa de dichos materiales. Dicha forma a menudo sugiere que el material se ha construido adicionando bloques elementales idénticos, lo que delata un orden interno, algo que ya fue intuido por los mineralogistas del siglo XVIII. Por ejemplo, aunque no todas las caras de un cristal de cuarzo tienen la misma longitud, los ángulos que forman entre sí son exactamente iguales a 120º. Esto hace pensar que el bloque constructivo de ese cristal es hexagonal. La geometría interna de un cristal de cloruro sódico también queda evidenciada por su forma externa.. Nuevamente, el cristal no es un cubo perfecto, pero las caras son exactamente perpendiculares entre sí, lo que sugiere un bloque elemental cúbico.

 

 

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Cuarzo
Imagen de microscopia electrónica de barrido de un grano de sal

 

 

Con todo esto se pone de manifiesto la gran importancia que tiene el estudio de la estructura cristalina de los materiales para comprender mejor algunas de sus propiedades macroscópicas. En estas páginas, va a poder encontrar información básica sobre las estructuras cristalinas de los materiales. Para facilitar la comprensión de ciertos aspectos se han incluido una serie de modelos 3D, así como también modelos a escala de las estructuras cristalinas de un buen número de materiales. En total, podrá interactuar con unos 100 modelos virtuales tridimensionales. Además, podrá visionar multitud de videos de animaciones tridimensionales.

 

 

 

 

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