Empaquetamiento compacto

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En las celdas cúbica simple y cúbica centrada en el cuerpo hay más espacio vacío que en la celda cúbica centrada en las caras. El arreglo más eficiente de esferas de denomina empaquetamiento compacto, y puede darse de dos formas diferentes: estructura hexagonal compacta (hcp) y estructura cúbica compacta (que no es más que la cúbica centrada en las caras – ccp).

Si observamos la primera imagen, que representa una estructura hexagonal compacta, se observa que a partir de la primera capa, la segunda se ubica en los huecos de ésta. Luego la tercera capa se ubica de tal manera que cada esfera quede directamente sobre una esfera de la primera capa (la primera y la tercera capa se ubican de la misma manera – ABA).

 

En la segunda imagen se representa una estructura cúbica compacta. Nuevamente la segunda capa se ubica en los huecos de la primera capa. Pero en esta oportunidad, la tercera capa se ubica en los huecos que están directamente sobre la primera capa de esferas (ABC).

Para ambas estructuras cada esfera está en contacto con otras doce esferas; es decir, que tiene un número de coordinación de doce (cada esfera está en contacto con seis esferas de su misma capa, tres de la capa superior y tres de la inferior). Como se dijo, son las formas más eficientes de empacar esferas idénticas en una celda unitaria, por lo que no es posible aumentar el número de coordinación más allá de doce.

Muchos metales y gases nobles, que son monoatómicos, forman cristales con estructuras hcp y ccp; por ejemplo, los átomos de magnesio, titanio y zinc cristalizan con un estructura hcp, en tanto que el aluminio, níquel y plata cristalizan como ccp. Respecto a los gases nobles, cristalizan como ccp salvo el helio que lo hace con la estructura hcp. Que un metal o gas noble cristalice con la estructura hcp y otros la ccp, tiene que ver con las estabilidad del cristal y las fuerzas intermoleculares; cristalizarán de manera tal que el cristal sea lo más estable posible.



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