Estructura de los Sólidos

Sólido cristalino. Redes espaciales. Celdillas unidad.

Si los átomos o iones de un sólido están ordenados según una disposición que se repite en las tres dimensiones, forman un sólido que se dice posee estructura cristalina y es referido como sólido cristalino o material cristalino. Ejemplos de materiales cristalinos son los metales, las aleaciones, y algunos materiales cerámicos.

La disposición de los átomos en los sólidos cristalinos se puede representar considerando a los átomos como los puntos de intersección de una red de líneas en tres dimensiones. Esta red se denomina red espacial. Cada punto de la red espacial tiene idéntico entorno. Una red espacial se define especificando la disposición de los átomos en una celdilla unidad que se repite n veces dentro de la red espacial. El tamaño y forma de la celdilla unidad se describe mediante tres vectores a, b y c, con origen en un vértice de la celdilla unidad, tal como se muestra en la figura 1.1. Las longitudes a, b y c y los ángulos α, β, y γ son las constantes reticulares de la celdilla unidad.

(a) Red espacial de un sólido cristalino. (b) Celdilla unidad con indicación de las constantes de red.

Celdillas Unitarias de Bravais

El número de redes espaciales no es infinita. Los cristalógrafos han mostrado que sólo existen siete sistemas cristalinos independientes posibles, que dan lugar a 14 redes espaciales, denominadas redes de Bravais. En la figura se representan las celdillas unidad correspondientes a las 14 redes de Bravais. En la tabla se dan los parámetros de la red necesarios para describir los distintos sistemas cristalinos, que definen el tamaño y la forma de cada celdilla unidad.

Si se analiza la tabla y la figura se observa que hay cuatro sistemas básicos de celdilla unidad: sencilla, centrada en el cuerpo, centrada en las caras y centrada en la base. En el sistema cúbico hay tres tipos posibles de celdilla unidad: cúbica sencilla, cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras. En el sistema ortorrómbico hay los cuatro tipos posibles: ortorrómbico sencillo, ortorrómbico centrado en el cuerpo, ortorrómbico centrado en las bases y ortorrómbico centrado en las caras. El sistema tetragonal presenta dos tipos de celdillas posibles, tetragonal sencilla y tetragonal centrada en el cuerpo. El sistema monoclínico tiene celdillas unidad sencilla y centrada en la base. Los sistemas romboédrico, hexagonal y triclínico tienen sólo el tipo sencillo de celdilla unidad.

Clasificación de redes espaciales en sistemas cristalinos