Tipos de estructuras

Introducción a la Ciencia de Materiales

M. Bizarro F. M. Sánchez

Empaquetamiento compacto Son estructuras formadas por átomos de igual tamaño que se unen mediante enlace metálico (esferas duras)

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FCC vs HCP • El factor de empaquetamiento de las estructuras FCC y HCP es igual. • El número de coordinación es 12 aunque el poliedro de coordinación es diferente. • Ambos empaquetamientos generan huecos entre las posiciones atómicas con número de coordinación determinado.

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Huecos trigonales, tetraédricos y octaédricos Hueco trigonal

Hueco tetraédrico

Hueco octaédrico

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Estructuras derivadas de la estructura FCC Cuando las posiciones octaédricas, tetraédricas y triangulares se ocupan total o parcialmente por átomos, se originan una serie de tipos estructurales.

Estructura tipo cloruro de sodio Se ocupan todas las posiciones octaédricas por átomos iguales entre sí y distintos a los del empaquetado. Estructura típica para sustancias de fórmula AX con estequiometría 1:1 Ejemplos: MgO, CaO, SrO, BaO, TiO, MnO, FeO, LiF, LiCl, NaBr,NaI, TiN. Introducción a la Ciencia de Materiales

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Estructura tipo Fluorita Se ocupan todas las posiciones tetraédricas por átomos iguales entre sí y distitntos a los del empaquetado. Estructura típica para sustancias de fórmula A2X con estequiometría 2:1 Ejemplos: F:

CaF2, SrF2, SrCl2, BaF2, PbO2, CeO2

Fluorita: arreglo de cationes con aniones tetraédricos.

A:

Li2O, Li2S, Na2O, Na2S, K2O, K2Se

Antifluorita: arreglo de aniones con cationes tetraédricos.

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Estructura tipo Esfalerita o Blenda Se rellenan la mitad de los huecos tetraédricos por átomos iguales entre sí pero distintos a los empaquetados

El hecho de que los átomos ocupen unas posiciones tetraédricas y otras no, indica fuerza de enlace direccional y por tanto la estructura es covalente. Ejemplos: CuF, CuCl, BeS, SeBe, ZnSe, HgS, Bas, GaAs, InP, InAs.

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Estructura tipo diamante Se rellenan la mitad de los huecos tetraédricos por átomos iguales a los del empaquetado.

Ejemplo:

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C

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Wurtzita Requiere un empaquetamiento hexagonal con la mitad de los sitios tetraédricos llenos con átomos para alcanzar una separación máxima entre cationes.

Ejemplos: ZnO, ZnS, ZnSe, BeO, CdS, MnS

Las estructuras iónicas (y otras) pueden ser derivadas a partir de la ocupación de los huecos en los empaquetados densos.

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TiO2

Rutilo Anatasa Introducción a la Ciencia de Materiales

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Perovskita Fórmula general ABX3

Ejemplos: KNbO3, KTaO3, NaNbO3, LaFeO3

Celda primitiva cúbica

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Espinela Hay tantos sitios octaédricos como tetraédricos ocupados. La fórmula es XY2O4 Octaedros – Y, átomos trivalentes Tetraedros – X, átomos divalentes

Ejemplos: MgAl2O4, CoAl2O4, CuCr2S4, NiFe2O4, Mg2TiO4.

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Silicatos • Tienen fórmulas y estructuras complejas. • Las estructuras de aniones de silicatos se basan en los siguientes principios: – Casi todas las estructuras de silicatos se construyen de tetraedros de SiO4. – Los tetraedros se relacionan compartiendo esquinas para formar unidades poliméricas más largas – No más de dos tetraedros de SiO4 pueden compartir una esquina común (i.e. oxígeno). – Los tetraedros de SiO4 nunca comparten bordes o caras con otros. Introducción a la Ciencia de Materiales

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