TRANSFORMACIONES ALOTRÓPICAS O POLIMORFICAS Y CRISTALES IONICOS

TRANSFORMACIONES ALOTRÓPICAS O POLIMORFICAS

Los materiales que pueden tener más de una estructura cristalina se llaman alotrópicos,polimorfos o polimórficos. El término alotropía suele reservarse para este comportamientoen 1os elementos puros, mientras que polimorfismo se usa para los compuestos. El lectorhabrá notado que en la tabla 3-2 hay algunos metales, como el hierro y el titanio, q ...uetienen más c una estructura cristalina. A bajas temperaturas, el hierro tiene la estructuraBCC, pero a mayores temperaturas se transforma en una estructura FCC. Estastransformaciones dan como resultado cambios en las propiedades de los materiales y son labase del tratamiento térmico de los aceros y de muchas otras aleaciones.Muchos materiales cerámicos, como la silice (Si02) y la zirconita (anhídrido de zirconia,dióxido de zirconio u óxido de zirconio, Zr02), también son polimórficos. Durante sucalentamiento o enfriamiento, la transformación puede acompañarse de un cambio devolumen; si no se controla en forma adecuada, este cambio de volumen hace que el materialcerámico, que es frágil, se agriete y fracture. Por ejemplo, para la zirconia (Zr02), la formaestable a temperatura ambiente de ~25 °C es la monoclínica. Al aumentar la temperatura,hay estructuras cristalinas más simétricas que se vuelven estables. A 1170 °C, la zirconiamonoclínica se transforma a una estructura tetragonal. La forma tetragonal es estable hasta2370 °C, punto en el cual se transforma en una forma cúbica. La forma cúbica quedaestable desde 2370 °C hasta la temperatura de fusión de 2680 °C.[7] La zirconia tambiénpuede tener una forma ortorrómbica, cuando se le aplican grandes presiones.Los componentes cerámicos hechos de zirconia pura suelen fracturarse al bajar sutemperatura, cuando la zirconia se transforma de tetragonal a monoclínica, debido a laexpansión volumétrica (el cambio de fase cúbica a tetragonal no causa mucho cambio envolumen)

 CRISTALES IONICOS 

Son los cristales constituidos por un conjunto de iones de signo contrario unidos por fuerzas de carácter mayoritariamente electrostático, y en los cuales todo el cristal podría ser considerado como una molécula porqué los iones estén enlazados con sus vecinos, y estos con los otros y así sucesivamente. Los iones tienden a empaquetarse de manera que se minimice le energía, y esto se cumple cuando: a) las cargas de los iones son neutralizadas por los vecinos inmediatos, es decir que los vecinos de los cationes son aniones y viceversa, y b) los empaquetados tienden a ser lo más compactos posible, sin que la distancia entre dos iones sea menor que la suma de los respectivos radios iónicos, de manera que si consideramos los iones esféricos, serian tangentes los unos a los otros. El cálculo de la energía necesaria para formar un cristal tridimensional es compleja, pero se puede ensayar una aproximación a partir de un modelo lineal que permitirá demostrar las dos afirmaciones anteriores. Supuesta una fila de cargas positivas y negativas como la que se muestra en la figura, colocadas alternativamente y separadas una distancia l entre ellas, se puede calcular la energía necesaria para formar esta distribución periódica.