Anterior
Següent

4. Composició de la matèria: Estructures cristal·lines

Tots els metalls, excepte el mercuri, es troben en estat sòlid a temperatura ambient.

Això es deu en part al fet que els seus àtoms ocupen unes posicions espacials d'equilibri predeterminades, ja que aquestes posicions espacials d'equilibri en diem xarxes cristal·lines.

Cristales de niobio.Cristales de agua de mar con turmalina.

Figura: Imatge d'Arttop a Wikimedia sota CC.

Figura: Imatge de Gery a Wikimedia sota Domini Públic.


 
En els metalls són comuns 3 xarxes cristal·lines:
  • Xarxa cúbica centrada en el cos (BCC)
  • Xarxa cúbica centrada en les cares (FCC)
  • Xarxa hexagonal compacta (HC)

 Xarxa cúbica centrada en el cos, BCC. (Body Centered Cube)

Els àtoms conformen una estructura amb forma de cub i en ella un àtom ocupa el centre geomètric del cub i altres ocupen cada un dels vuit vèrtexs.


Red cúbica centrada en el cuerpo

Figura: Imatge de Cdang a Wikimedia sota CC




Com hem vist, en aquest tipus de xarxes un àtom ocupa el centre geomètric del cub i altres ocupen cada un dels vuit vèrtexs. Cada un d'aquests vuit àtoms pertanyen, al mateix temps, a cada un dels vuit cubs que comparteixen el vèrtex. Per tant, cada cristall d'aquesta xarxa té realment l'equivalent a dos àtoms.

À t o m s igual 1 més fracció 1 entre 8 per 8 igual 2

Metalls que cristal·litzen en aquest sistema són, per exemple, ferro α, crom, titani, molibdè, tungstè, niobi, vanadi, crom, zirconi, tal · li, sodi i potassi.

Tots ells tenen com a característica comuna l'ésser molt resistents a la deformació.


Xarxa cúbica centrada en les cares, FCC. (Face Centered Cube)

En aquestes un àtom ocupa el centre de cadascuna de les sis cares i un altre ocupa cada un dels vuit vèrtexs.


Red cúbica centrada en las caras.

Figura: Imatge de CDang a Wikimedia sota CC





En aquestes xarxes, l'àtom que ocupa el centre de cadascuna de les sis cares pertany, realment, als dos vidres que comparteixen cara, i l'àtom que ocupa cada un dels vuit vèrtexs pertany als vuit vidres que comparteixen vèrtex, per el que realment aquests cristalls tenen l'equivalent a quatre àtoms.

À t o m s igual fracció 1 entre 8 per 8 més 1 mig per 6 igual 4

Els metalls que cristal·litzen en aquesta xarxa són fàcilment deformables.

Exemples de metalls amb estructura FCC són el ferro i, el coure, la plata, el platí, l'or, el plom, el níquel i l'alumini.



Xarxa hexagonal compacta, HC. (Hexagonal Compact)

Són aquelles en què els àtoms confoman una estructura amb forma de prisma hexagonal, i presenten un àtom al centre de cada base, un àtom en cada un dels vèrtexs del prisma i tres àtoms més en un pla horitzontal, interior al vidre.


Red hexagonal compacta

Figura: Imatge de Jesemenak a Wikimedia sota CC



L'àtom situat al centre de cada base hexagonal és compartit pels dos vidres contigus; l'àtom de cada un dels vèrtexs és compartit pels sis vidres que concorren en el vèrtex, de manera que aquestes estructures tenen l'equivalent a sis àtoms.

 
À t o m s igual fracció 1 entre 6 per 12 més 1 mig per 2 més 3 igual 6
 
En aquest sistema cristal·litzen: cobalt, zirconi, cadmi, magnesi, beril·li i zinc, i tenen com a característica comuna la seva gran resistència a la deformació.




Alguns metalls tenen la característica que canvien de xarxa de cristal·lització depenent de la temperatura a què es trobin. 

Quan passa això diem que el metall és politròpic, ia cada un dels sistemes en què cristal·litza el metall se li diuen estats al·lotròpics.

Un exemple de metall politròpic és el ferro.
  • A partir de 1539 ºC cristal·litza en la xarxa cúbica centrada en el cos (BCC) i a aquesta varietat al·lotròpica se l'anomena Fe δ
  • En arribar als 1400 ºC canvia de xarxa de cristal·lització i cristal·litza en la xarxa cúbica centrada en les cares (FCC); a aquesta varietat al·lotròpica se l'anomena Fe γ
  • A partir dels 900 ºC tenim el Feβ que cristal·litza de nou en el BCC
  • Als 210 ºC apareix el Fe α que, encara que no canvia de xarxa de cristal·lització, adquireix propietats magnètiques que seguirà conservant a temperatura ambient.




Anterior
Següent