8.11: Estructura Cristalina de Metales

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¿Cómo apilarías balas de cañón?

Antes de la artillería moderna con proyectiles explosivos, los cañones se utilizaban para disparar balas de cañón al enemigo. Los soldados que operaban el cañón necesitaban poder llegar a las balas de cañón de manera rápida y eficiente. Un arreglo piramidal funcionó bien para este propósito.

Estructuras Cristalinas de Metales

Cuando se apilan esferas idénticas, cada capa sucesiva encaja en los pequeños espacios donde se juntan diferentes esferas. Esta disposición ordenada y regular de las bolas metálicas minimiza el espacio vacío entre ellas. El empaque más cercano es la disposición más eficiente de las esferas. Los átomos de un cristal metálico están dispuestos en patrones similares, llamados estructuras empaquetadas. Los metales puros adoptan una de varias estructuras estrechamente empaquetadas relacionadas, como se muestra a continuación.

Figura\(\PageIndex{2}\): La mayoría de los metales puros adoptan naturalmente uno de estos arreglos de empaque más cercanos. (Crédito: Fundación CK-12 - Christopher Auyeung; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CC BY-NC 3.0 (opens in new window))

En el extremo izquierdo está la estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc). En ese cristal, los átomos metálicos ocupan las ocho esquinas de un cubo junto con un átomo en el mismo centro. El número de coordinación de cada átomo en la estructura cúbica centrada en el cuerpo es 8. En la estructura cúbica centrada en la cara (fcc), hay ocho átomos en cada esquina del cubo y seis átomos en el centro de cada cara. El número de coordinación de cada átomo en la estructura cúbica centrada en la cara es 12. La estructura hexagonal de empaquetamiento cerrado (hcp) también tiene un número de coordinación de 12, pero los cristales de este tipo tienen forma hexagonal en lugar de cúbicos.

Resumen

Los átomos de un cristal metálico están dispuestos en estructuras muy empaquetadas.
Este tipo de estructura minimiza el espacio vacío entre los átomos.

Revisar

¿Cuál es la disposición más eficiente de las esferas?
¿Cuál es el número de coordinación de una estructura cúbica centrada en la cara?
¿Qué otra estructura tiene un número de coordinación de 12?