Materiales Cristalinos Y Amorfos 4d206u

MATERIALES CRISTALINOS Y AMORFOS Sólidos cristalinos y amorfos Según la distribuición espacial de los átomos, moléculas o iones, los materiales sólidos pueden ser clasificados en: Cristalinos: compuestos por átomos, moléculas o Iones organizados de una forma periódica en tres dimensiones. Las posiciones ocupadas siguen una ordenación que se repite para grandes distancias atómicas (de largo alcance). Amorfos: compuestos por átomos, moléculas o iones que no presentan una ordenación de largo alcance. Pueden presentar Ordenación de corto alcance.

Todos los materiales sólidos pueden clasificarse de acuerdo a su estructura molecular en cristalinos y amorfos. En los sólidos cristalinos, las moléculas se encuentran ordenadas en las tres dimensiones. Esto es lo que se llama ordenamiento periódico y lo pueden tener los sólidos cristalinos constituidos por moléculas pequeñas. En el caso de los polímeros, las cadenas son muy largas y fácilmente se enmarañan y a demás, en el estado fundido se mueven en un medio muy viscoso, así que no puede esperarse en ellos un orden tan perfecto, pero de todas maneras, algunos polímeros exhiben ordenamiento parcial en regiones llamadas cristalitos. Una sola macromolécula no cabrá en uno de esos cristalitos, así que se dobla sobre ella misma y a demás puede extenderse a lo largo de varios cristalitos. Se distinguen regiones de dos clases: las cristalinas, en la que las cadenas dobladas varias veces en zigzag están alineadas formando las agrupaciones llamadas cristalitos; y otras regiones amorfas, en la que las cadenas se enmarañan en un completo desorden. La proporción o porcentaje de zonas cristalinas puede ser muy alta, como en el polietileno, en el nylon y en la celulosa. En esos casos puede considerarse que el material contiene una sola fase, que es cristalina, aunque con muchos defectos. En otros polímeros, como el PVC, el grado de cristalinidad es mucho menor y es más razonable considerarlo como sistemas de dos fases, una ordenada, cristalina, embebida en una matriz amorfa. Finalmente hay otros polímeros totalmente amorfos, como es el caso del poliestireno atáctico.

El grado de cristalinidad de los polímeros, que por su estructura regular y por la flexibilidad de sus cadenas tienen mayor tendencia a cristalizar, depende de las condiciones de la cristalización. Si el polímero cristaliza a partir del material fundido, habrá más imperfecciones porque las cadenas se enredan y el medio es muy viscoso, lo cual dificulta el ordenamiento de ellas. En cambio, si el polímero cristaliza de una solución diluida, es posible obtener cristales aislados, con estructuras bien definidas como en el caso del polietileno, de donde se distinguen las llamadas lamelas formada por cadenas dobladas muchas veces sobre sí mismas. En estos casos, si la solución contiene menos de 0,1 % de polímero, la posibilidad de que una misma cadena quede incorporada a varios cristales se reduce o se elimina. La cristalización a partir del polímero fundido conduce a la situación descripta anteriormente, en la que se tendrán dos fases: cristalina y amorfa, con algunas cadenas participando en varios cristalitos, actuando como moléculas conectoras. También es frecuente que los cristalitos mismos se agrupen radicalmente a partir de un punto de nucleación y crezcan en él en forma radical, formando esferulitos. Un enfriamiento muy rápido puede reducir considerablemente el grado de cristalinidad. Los cristalitos también pueden agruparse de otras maneras, generando fibrillas; la formación de fibrillas en lugar de esferulitos, dependerá de factores tales como la flexibilidad de la cadena y las interacciones entre ellas, el peso molecular del polímero, la velocidad del enfriamiento y en muchos casos del tipo de esfuerzo del cual se somete al material durante el procesamiento. Los cristales fibrilares pueden producirse en los procesos de inyección o de extrusión, o durante el proceso de estirado de algunos materiales que se emplean en la industria textil (nylon y poliésteres).

MATERIALES MONOCRISTALICOS Y POLICRISTALICOS Son tipos de formaciones cristalinas. Materiales Monocristalinos Constituidos por un solo tipo de red cristalina. Son sistemas homogéneos de grano único. Sin discontinuidades. Alta resistencia y baja capacidad de deformación. Materiales Policristalinos Tienen más de un tipo de ordenamiento o estructura cristalina. Cada una de esas estructuras se llaman granos. Estos se van ordenando en forma regular. Durante la solidificación hay competencia entre los cristales para ocupar el mayor espacio posible. Los extremos de los cristales interaccionan entre sí produciendo discontinuidades: limites de granos. * Granos grandes: frágiles. * Granos pequeños: dúctiles. Material monocristalino Cuando la disposición atómica de un sólido cristalino es homogénea, sin interrupciones, a lo largo de toda la muestra, el resultado es un monocristal. Todas las celdillas unidad están entrelazadas o unidas del mismo modo y tienen la misma dirección. Material policristalino La mayoría de los sólidos cristalinos son un conjunto de muchos cristales pequeños o granos. Este tipo de material se denomina policristalino. Durante la solidificación aparecen pequeños cristales o núcleos en distintas posiciones. Estas orientaciones cristalográficas son completamente al azar. Los granos pequeños crecen por la sucesiva adición a la estructura de átomos del líquido subenfriado. Los extremos de granos adyacentes interaccionan entre sí al finalizar el proceso de solidificación. También existe alguna irregularidad

en la disposición atómica en la región donde se unen dos granos: esta área se denominada límite de grano. De estas características va a depender el comportamiento del material. En general si el material esta conformado por grano pequeños, éste será mas duro y resistente que un material con granos grandes.