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Una forma en la que se clasifican los sólidos, tiene que ver con la forma en la que se encuentran dispuestos sus átomos en el interior. Es decir, si sus átomos se presentan organizados y tienen una estructura, entonces los sólidos van a ser cristalinos y no-cristalinos en caso contrario(amorfo) . Entonces los sólidos pueden ser clasificados en grupos de sólidos cristalinos (con estructura cristalina) y los no-cristalinos(amorfos).
Estructura De Los Sólidos Cristalinos
Los sólidos cristalinos o cristales son aquellos cuerpos en los que sus átomos presentan un ordenamiento regular y periódico y que además se repite a lo largo de sus tres dimensiones espaciales. Es decir, los átomos están unidos a lado de sus átomos vecinos creando un patrón tridimensional repetitivo.
A la estructura de estos sólidos cristalinos, también se le conoce como “red cristalina”. Al ser un ordenamiento tridimensional repetitivo entonces se le puede representar mediante estructuras más pequeñas que a su vez sean idénticas. Las mismas que al ser unidas, van a construir la estructura cristalina del cristal. A esa pequeña unidad repetitiva se le llama “celda unitaria”.
Esta forma de estructura cristalina está presente en muchos sólidos. Además, la estructura cristalina es una característica de los materiales metálicos y otros materiales sólidos como los cerámicos y otros tantos polímeros.
Celdas Unitarias En Los Sólidos Cristalinos
Las celdas unitarias son las pequeñas unidades estructurales de las estructuras cristalinas. Es decir, es un pequeño grupo de átomos que se encuentran dispuestos bajo un patrón tridimensional el cual se ira repitiendo en toda la estructura de los sólidos cristalinos.
Una manera fácil poder comprender que son las celdas unitarias, es dividir toda la estructura cristalina de los sólidos hasta encontrar al pequeño grupo de átomos que han formado toda la estructura cristalina.
Estas pequeñas celdas unitarias que se irán repitiendo a lo largo de toda la estructura cristalina de los sólidos, suelen tener estructura geométrica de cubos, prismas y paralelepípedos en la mayoría de los casos. Y los átomos se encuentran dispuestos tanto en las esquinas y los centros de las caras de la celda unitaria y también en los centros de la misma celda unitaria, a lo largo de toda la estructura de los sólidos cristalinos.
Entonces una celda unitaria vendría a ser la unidad estructural con la que se va a edificar una estructura cristalina siguiendo los patrones y distribución geométrica de la celda unitaria.
Por otro lado, la estructura cristalina sería el apilamiento o agrupamiento de muchas celdas unitarias.
Tipos De Celdas Unitarias En Las Estructura De Los Sólidos Cristalinos
También se debe de saber que solo existen pocos sistemas de cristal, y todos los cristales o sólidos que tienen estructura cristalina poseen celdas unitarias que caen en alguno de estos sistemas cristalinos. Estos sistemas cristalinos son los siguientes:
- Triclínico
- Monoclínico
- Ortorrómbico
- Tetragonal
- Trigonal
- Hexagonal
- Cúbico
Sistemas Cristalinos Y Redes de Bravais
Dentro de las redes de Bravais se pueden encontrar un total de 14 tipos de celdas unitarias. Las cuales a su vez son un subgrupo de 7 tipos de sistemas cristalinos.
Como ya vimos, de los 7 tipos de sistemas cristalinos, 14 tipos de celdas unitarias que básicamente cualquier solido cristalino va a tener.
De ese total de 14 tipos de celdas unitarias, los tipos de celdas unitarias más comunes que presentan los cristales son:
- Estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
- Estructura cristalina cúbico centrado en las caras (FCC)
- Y las de estructura cristalina hexagonal compacta (HCP)
Estructura Cristalina Cúbico Centrado en las Caras
Este tipo estructura cristalina se presenta en una gran cantidad de metales como el cobre, aluminio, la playa, oro y otros. Generalmente solo se le llama estructura FCC, por su nombre en inglés Face Centered Cubic.
Los átomos dentro de estas celdas unitarias se encuentran ubicadas en las esquinas y en las caras de la celda. Donde los átomos de las esquinas son compartidos por 8 celdas unitarias, y los átomos de las caras son compartidas por 2 celdas unitarias.
Estructura Cristalina Cúbico Centrado en el Cuerpo
Otro caso de estructura cristalina que se presenta en la mayoría de los sólidos metálicos cristalinos. Se le suele conocer directamente como estructura BCC por su nombre en inglés Body Center Cubic.
Este tipo de celdas unitarias consta de átomos que se ubican en las esquinas de las celdas unitarias como en el centro de la celda. Donde solo los átomos de las celdas unitarias son compartidos con otras 8 celdas unitarias, mientras que un átomo permanece entero en el centro de la celda unitaria.
Estructura Cristalina Hexagonal Compacto
Este tipo de estructura cristalina es otro de las pocas estructuras cristalinas comunes entre los sólidos metálicos cristalinos. Su nombre en inglés es Hexagonal Close Packed (HCP).
Este tipo de celda unitaria consta de átomos que se encuentran dispuestos en las esquinas del prisma hexagonal, también hay átomos que se encuentran en las bases inferior y superior. Además, en la parte media del prisma también se encuentran 3 átomos que se encuentran distribuidos de manera alterna.
Esta imagen representaría la distribución de los átomos en una celda unitaria de tipo hexagonal compacta.
