La primera clasificación que se puede hacer de materiales en estado sólido, es en función de cómo es la disposición de los átomos o iones que lo forman. Si estos átomos o iones se colocan ordenadamente siguiendo un modelo que se repite en las tres direcciones del espacio, se dice que el material es cristalino. Si los átomos o iones se disponen de un modo totalmente aleatorio, sin seguir ningún tipo de secuencia de ordenamiento, estaríamos ante un material no cristalino ó amorfo. En el siguiente esquema se indican los materiales sólidos cristalinos y los no cristalinos.
CRISTALINOS
• METALES
• COMPUESTOS IÓNICOS
• COMPUESTOS COMPLEJOS COVALENTE-IÓNICO
• SÓLIDOS COVALENTES
- COVALENTE PURO
- SÓLIDOS MOLECULARES
NO CRISTALINOS (AMORFOS)
• VIDRIOS INORGÁNICOS
• POLÍMEROS
• (GELES)
En el caso de los materiales cristalinos, existe un ordenamiento atómico (o iónico) de largo alcance que puede ser estudiado con mayor o menor dificultad. Ahora bien, realmente ¿necesitamos estudiar los materiales a nivel atómico?.
Para responder a esta cuestión, podemos estudiar las principales propiedades de dos materiales tan conocidos como son el grafito (Fig.1) y el diamante (Fig.2). El grafito es uno de los materiales más blandos (tiene un índice de dureza entre 1y 2 en la escala Mohs), es opaco (suele tener color negro), es un buen lubricante en estado sólido y conduce bien la electricidad. Por contra, el diamante es el material más duro que existe (10 en la escala Mohs), es transparente, muy abrasivo y un buen aislante eléctrico.
Como vemos, son dos materiales cuyas principales propiedades son antagónicas. Pero, si pensamos en sus componentes, nos damos cuenta que tanto uno como el otro están formados únicamente por carbono. Entonces, ¿a que se debe que tengan propiedades tan dispares?. La respuesta está en el diferente modo que tienen los átomos de carbono de enlazarse y ordenarse cuando forman grafito y cuando forman diamante; es decir, el grafito y el diamante tienen distintas estructuras cristalinas.
(Fig. 1) Grafito (Fig. 2) Diamante
Con este sencillo ejemplo se pone de manifiesto la gran importancia que tiene el estudio de la estructura cristalina de los materiales para comprender mejor algunas de sus propiedades macroscópicas.
En estas páginas, va a poder encontrar información básica sobre las estructuras cristalinas de los materiales. Para facilitar la comprensión de ciertos aspectos se han incluido una serie de modelos tridimensionales, así como también modelos a escala de las estructuras cristalinas de un buen número de materiales. En total, podrá interactuar con unos 100 modelos virtuales tridimensionales.
