Importancia de la estructura cristalina en las propiedades de los materiales

¿Dependen las propiedades de los materiales de la estructura y el tipo de enlace?

Las propiedades de los materiales, dependen de tres factores: los tipos de átomos, la estructura que forman y el tipo de enlace. Dependiendo de la estructura principalmente, pero también de los otros dos factores, el material va a tener unas propiedades o otras. Primero voy a hablar de la influencia de La estructura de un material es la organización de las partículas que lo conforman (iones o moléculas). Se distinguen:

• Estructura amorfa: Las partículas que conforman el material no siguen ninguna estructura ordenada. Estos materiales no poseen una forma definida.
• Estructura cristalina: Las partículas que conforman el material están dispuestas de manera regular y ordenada, y se van repitiendo en tres dimensiones, formando redes cristalinas. Existen un total de 14 redes cristalinas.Es mucho más común que la estructura amorfa.

Siendo los materiales con estructuras cristalina los que usamos y estudiamos, distinguimos entre estos tres tipos. Estos tipos dependen de otro de los factores mencionados anteriormente, el tipo de enlace. Los tres tipos de enlaces que existen son: el enlace metálico, el enlace covalente y el iónico. Estos formarán cristales metálicos, cristales covalentes y cristales iónicos, respectivamente.

Cristales metálicos:

Tienen una estructura sencilla ya que está formada por átomos iguales. Estos átomos iguales permanecen unidos por una nube de electrones. Estos materiales son muy densos y duros. Además, gracias a ese mar de electrones que tienen alrededor son muy buenos conductores de la electricidad y el calor.

Sin embargo, la mayor parte de estas redes presenta impurezas que varían las propiedades del material. Esto puede llevar a una menor conductividad eléctrica producida por una dispersión de los electrones por la nube.

Hay que tener en cuenta también, que estas redes contienen dislocaciones. Una presencia de estas hace al material más dúctil. Esto se debe a que si el material no tuviera este tipo de imperfecciones, sería mucho más difícil romperlo.

Por consiguiente, un material con más dislocaciones será también un material más frágil.

Cristales covalentes:

El segundo tipo de estructuras cristalinas que encontramos son los cristales covalentes. En este cristal todos los átomos se unen por enlace covalente, que es el enlace más fuerte que existe. Un ejemplo es el diamante.

Estos materiales se caracterizan por tener una temperatura de fusión muy elevada debida a la cantidad de energía necesaria para romper sus enlaces. Además, al contrario que los cristales metálicos, en estas estructuras, los electrones no se mueven libremente, formando una nube. Esta inexistencia de electrones deslocalizados confiere al material conductividad eléctrica nula.

Con la dureza sucede lo mismo que con la temperatura de fusión. Para que un material sea rayado por otro se requiere de la energía suficiente como para romper los enlaces. Como esa energía es muy alta,, los cristales covalentes son muy duros. Véase el diamante o el corindón.

Cristales iónicos:

El último tipo de cristales es el cristal iónico. Este tipo de estructuras están formadas por enlaces iónicos, es decir que tienen carga eléctrica. Su enlace es bastante fuerte, no tanto como el covalente, pero lo necesariamente fuerte como para que la temperatura de fusión sea bastante alta.

Sin embargo, a diferencia de los anteriores, estos cristales son frágiles. Ya que si se les aplica una fuerza electrostática se produce un enfrentamiento entre cargas del mismo signo.

Aunque sean frágiles, y en contra del pensamiento popular, estos cristales presentan una dureza alta. Esto se debe a que el enlace iónico es fuerte y se necesita bastante energía para ser rayado por otros.

Para terminar, estos cristales no son buenos conductores. Los iones ocupan unas posiciones fijas en el cristal y sólo pueden vibrar entorno a esas posiciones, pero no tienen libertad de movimiento.

La estructura y el tipo de enlace que forman los materiales afecta enormemente a sus propiedades por lo que es importante conocer su estructura a la hora de escoger y trabajar con los materiales.