1
00:00:02,930 --> 00:00:11,769
Soy Isabel y en esta ocasión vamos a hablar de la estructura atómica y cristalina de las sustancias.

2
00:00:11,929 --> 00:00:22,370
Vamos a estudiar las causas principales por las cuales los materiales tienen las propiedades que tienen.

3
00:00:23,070 --> 00:00:31,739
Y eso está en su estructura interna, que es la que vamos a estudiar en esta lección.

4
00:00:31,739 --> 00:00:38,020
Bueno, la mayor parte de lo que vamos a ver ya lo conocéis

5
00:00:38,020 --> 00:00:43,500
Lo habéis estudiado pues a lo mejor en física y química o incluso en tecnología en años anteriores

6
00:00:43,500 --> 00:00:49,539
Con lo cual voy a intentar pues resumirlo de forma lo más brevemente posible

7
00:00:49,539 --> 00:00:59,090
Los materiales, la materia en general pues está formada por mezclas

8
00:00:59,090 --> 00:01:12,370
Y pueden ser homogéneas y heterogéneas de distintas sustancias. Es lo más común. Podemos tener mezclas heterogéneas. La mayor parte de las veces son mezclas heterogéneas. O sea, la heterogeneidad es lo más común.

9
00:01:12,370 --> 00:01:29,730
Pero bueno, también pueden existir disoluciones y mezclas homogéneas. En cualquier caso, lo que sí que es cierto es que, pues a su vez, la materia está formada por moléculas que retienen las propiedades de las sustancias.

10
00:01:30,730 --> 00:01:41,930
Y estas sustancias, estos compuestos químicos o sustancias puras, pueden presentarse en tres estados, sólido, líquido y gaseoso.

11
00:01:42,370 --> 00:01:50,090
Los estados en los que se presenta la materia dependen de las fuerzas de cohesión entre las moléculas.

12
00:01:50,730 --> 00:01:56,650
Entonces, si las fuerzas son, las fuerzas, estas fuerzas de cohesión son muy fuertes, tenemos estado sólido.

13
00:01:57,409 --> 00:02:02,269
Si son muy débiles, tenemos estómago gaseoso y entre medias tenemos el estado líquido.

14
00:02:02,269 --> 00:02:09,699
Ahora bien, hay que saber cómo se han formado estas moléculas.

15
00:02:09,699 --> 00:02:34,699
Evidentemente, siempre se ha hablado de lo pequeño, se ha intentado estudiar el microcosmos. Y bueno, pues por ejemplo, surgió en la Grecia clásica la gran teoría, una teoría filosófica alrededor del átomo, como algo indivisible.

16
00:02:35,560 --> 00:02:39,159
También aparecieron los cuatro elementos, como otra teoría importante.

17
00:02:40,500 --> 00:02:47,419
Y lo que sí que es cierto es que el concepto de átomo, que se tomó desde la Grecia clásica, se utiliza hoy en día.

18
00:02:48,639 --> 00:02:56,360
Pero claro, hablar del átomo como algo indivisible hoy en día parece ciencia ficción, porque es imposible.

19
00:02:56,360 --> 00:03:19,199
¿Por qué? Porque está claro que a partir de distintas experiencias y a partir de distintos experimentos se han ido generando una multitud de modelos atómicos en los cuales el átomo siempre ha estado constituido por un núcleo y una nube de electrones, un núcleo donde se concentra la carga positiva y la masa y una nube de electrones.

20
00:03:19,199 --> 00:03:26,939
en eso, eso parece que todo el mundo está más o menos de acuerdo. Ahora bien, si seguimos

21
00:03:26,939 --> 00:03:31,960
estudiando más a fondo, pues resulta que estas partículas, electrones, neutrones,

22
00:03:32,879 --> 00:03:38,780
pues no son las más pequeñas. Podemos, a su vez, pueden estar constituidas y formadas

23
00:03:38,780 --> 00:03:45,780
por otra serie de partículas subatómicas. Y bueno, el mundo de las partículas subatómicas

24
00:03:45,780 --> 00:03:54,759
es inmenso. Las últimas teorías hablan de los quarks, como las partículas que sí que ya serían las más chiquititas

25
00:03:54,759 --> 00:04:02,520
y los elementos básicos del resto de las partículas. Pero, por ejemplo, pues también existe otra teoría,

26
00:04:02,659 --> 00:04:12,939
que es la teoría de las cuatro fuerzas, en la cual se hablan de leptones, de fotones, de glugones, en fin, de gravitrones.

27
00:04:12,939 --> 00:04:15,099
entonces pues

28
00:04:15,099 --> 00:04:17,319
el mundo ahora mismo

29
00:04:17,319 --> 00:04:19,839
la ciencia en lo que se refiere

30
00:04:19,839 --> 00:04:22,040
a partículas subatómicas, el neutrino

31
00:04:22,040 --> 00:04:24,079
etcétera, desde luego

32
00:04:24,079 --> 00:04:25,600
anda un poquito revuelta

33
00:04:25,600 --> 00:04:27,879
y no tiene conceptos muy claros

34
00:04:27,879 --> 00:04:30,040
como para decir es esto y nada más

35
00:04:30,040 --> 00:04:32,079
que esto, hay partículas

36
00:04:32,079 --> 00:04:33,120
por ejemplo los bosones

37
00:04:33,120 --> 00:04:35,720
pues son utilizados para explicar

38
00:04:35,720 --> 00:04:37,339
la superconductividad

39
00:04:37,339 --> 00:04:38,800
en fin

40
00:04:38,800 --> 00:04:41,699
que bueno, que está claro que

41
00:04:41,699 --> 00:04:44,459
que protones, neutrones y electrones

42
00:04:44,459 --> 00:04:46,240
no son las partículas más pequeñas

43
00:04:46,240 --> 00:04:48,199
ni más elementales de la materia

44
00:04:48,199 --> 00:04:51,819
pero como lo que hay

45
00:04:51,819 --> 00:04:53,319
todavía no está muy claro

46
00:04:53,319 --> 00:05:00,959
pues el átomo está esencialmente formado

47
00:05:00,959 --> 00:05:04,220
por neutrones y protones

48
00:05:04,220 --> 00:05:06,220
protones con carga positiva y masa

49
00:05:06,220 --> 00:05:08,459
y neutrones con masa sin carga

50
00:05:08,459 --> 00:05:11,319
y electrones, esos están en el núcleo

51
00:05:11,319 --> 00:05:13,899
y una nube de electrones que está alrededor

52
00:05:13,899 --> 00:05:28,339
Ahora se centraron en el núcleo, en la masa, en la fuerza gravitatoria. Está claro que puede crear tanta inestabilidad como otras fuerzas.

53
00:05:29,259 --> 00:05:39,300
De hecho, en el mundo de la radiactividad se maneja un concepto muy básico que es el de la masa crítica.

54
00:05:39,300 --> 00:05:46,300
O sea, cuando yo confino una gran cantidad de masa en un pequeño volumen, pues hay un momento en que aquello empieza a ser inestable.

55
00:05:47,759 --> 00:05:54,220
Empieza a ser inestable y como la naturaleza tiende a estabilizarse, pues aparecen los fenómenos de la radiactividad.

56
00:05:54,899 --> 00:06:00,980
Aparecen fenómenos de reactividad, por ejemplo, en elementos muy pesados como por ejemplo el daño.

57
00:06:02,060 --> 00:06:15,240
Y sabemos que hay cuatro familias radiactivas y que tienden a perder parte de su masa en forma de partículas alfa y estabilizarse hasta convertirse en plomo.

58
00:06:15,240 --> 00:06:33,939
Pero también sucede que dentro de un mismo elemento podemos tener átomos que teniendo el mismo número de protones o cargas positivas difieran en su número de neutrones, en su masa.

59
00:06:35,600 --> 00:06:37,579
Y eso existe en la naturaleza.

60
00:06:38,759 --> 00:06:39,959
Eso es un fenómeno natural.

61
00:06:39,959 --> 00:06:50,360
De hecho, cada elemento tiene unos determinados porcentajes de átomos de este tipo, que se conocen con el nombre de isótopos.

62
00:06:51,100 --> 00:06:58,420
Y mediante esa abundancia, nosotros podemos calcular su masa atómica.

63
00:06:58,980 --> 00:07:00,399
Se utiliza para su masa atómica.

64
00:07:01,120 --> 00:07:05,600
Pero no solo se utiliza para su masa atómica, también tiene otras unidades muy interesantes.

65
00:07:06,379 --> 00:07:08,600
Yo creo que todos habéis oído hablar del carbono 14.

66
00:07:09,959 --> 00:07:11,360
¿Qué es esto del carbono 14?

67
00:07:11,540 --> 00:07:19,540
Bueno, pues el carbono tiene tres isótopos, el 12, el 13, que apenas existe, y el 14.

68
00:07:21,420 --> 00:07:25,439
Estos existen en la naturaleza en una cantidad constante,

69
00:07:26,740 --> 00:07:30,439
pero concretamente el carbono 14 es radiactivo y tiende a descomponerse.

70
00:07:30,439 --> 00:07:45,480
y que ocurre que si yo comparo la cantidad de carbono 14 que hay en un objeto antiguo con la cantidad de carbono 14 actual, esa diferencia significa que se ha descompuesto.

71
00:07:46,360 --> 00:07:57,040
Y como es una cinética de primer orden, pues aplicando la ecuación cinética y conociendo el periodo de semidesintegración, yo puedo datar sobre todo las sustancias de tipo orgánico.

72
00:07:57,040 --> 00:08:10,620
Para sustancias de tipo inorgánico se suele usar el potasio 40. Y bueno, pues es una aplicación muy típica de estos fenómenos radiactivos, de esa radiactividad natural.

73
00:08:10,620 --> 00:08:19,980
Otra cuestión también relativamente interesante es el hecho de que, como vemos aquí en la imagen,

74
00:08:19,980 --> 00:08:28,240
si nosotros establecemos una relación entre la energía de enlace por nucleón y el número másico,

75
00:08:29,279 --> 00:08:35,720
pues parece que hay un punto, que es el hierro, en el cual se da un máximo.

76
00:08:35,720 --> 00:08:44,379
¿Eso qué significaría? Que el hierro es el elemento más estable en la naturaleza

77
00:08:44,379 --> 00:08:49,639
¿Por qué? Porque es el que tiene mayor energía de enlace por núcleo

78
00:08:49,639 --> 00:08:54,779
y por lo tanto los núcleos de hierro son los que presentan más estabilidad mayor

79
00:08:54,779 --> 00:08:59,899
teniendo en cuenta este efecto de la densidad crítica o de la masa crítica

80
00:08:59,899 --> 00:09:08,159
Bueno, ahora los núcleos y vamos a empezar a estudiar la corteza

81
00:09:08,159 --> 00:09:10,299
¿Qué hay en la corteza del átomo?

82
00:09:11,019 --> 00:09:12,980
Esencialmente electrones, eso parece claro

83
00:09:12,980 --> 00:09:15,759
Ahora, lo que no está nada claro es que qué es el electrón

84
00:09:15,759 --> 00:09:19,100
¿Una partícula? ¿Una onda?

85
00:09:19,980 --> 00:09:20,980
No se sabe muy bien

86
00:09:20,980 --> 00:09:26,139
Parece ser que si yo intento conocer la posición

87
00:09:26,139 --> 00:09:31,080
Y la energía de un determinado electrón

88
00:09:31,080 --> 00:09:33,399
Es imposible, las dos a la vez

89
00:09:33,399 --> 00:09:35,960
Porque solamente por el hecho de intentar medir

90
00:09:35,960 --> 00:09:38,919
ya estoy modificando las condiciones

91
00:09:38,919 --> 00:09:40,519
entonces

92
00:09:40,519 --> 00:09:42,740
lo que hace la

93
00:09:42,740 --> 00:09:44,879
moderna física, la mecánica cuántica

94
00:09:44,879 --> 00:09:46,740
es hablar de probabilidades

95
00:09:46,740 --> 00:09:48,480
nos dice, bueno, miren

96
00:09:48,480 --> 00:09:50,360
yo no sé

97
00:09:50,360 --> 00:09:52,720
primero, establece que

98
00:09:52,720 --> 00:09:54,679
el electrón no es una partícula, sino una onda

99
00:09:54,679 --> 00:09:56,200
y segundo

100
00:09:56,200 --> 00:09:58,740
dice, pues para saber la posición

101
00:09:58,740 --> 00:10:00,799
y la energía de un electrón, eso es imposible

102
00:10:00,799 --> 00:10:02,019
al mismo tiempo, pero sí

103
00:10:02,019 --> 00:10:04,580
que si resuelvo esta ecuación

104
00:10:04,580 --> 00:10:05,659
que tenemos aquí

105
00:10:05,659 --> 00:10:08,539
que es la conocida con el nombre de ecuación de Redinger

106
00:10:08,539 --> 00:10:12,059
que os podéis imaginar que es una ecuación diferencial

107
00:10:12,059 --> 00:10:13,940
y para resolverla es un error

108
00:10:13,940 --> 00:10:17,360
pero bueno, se resuelve como casi todo en esta vida

109
00:10:17,360 --> 00:10:19,759
pues si resuelvo esta ecuación

110
00:10:19,759 --> 00:10:24,360
puedo, utilizando cuatro parámetros

111
00:10:24,360 --> 00:10:27,139
que también se conoce con el nombre de números cuánticos

112
00:10:27,139 --> 00:10:33,840
puedo conocer la posición y la energía de los electrones

113
00:10:33,840 --> 00:10:36,620
En un 99,9%.

114
00:10:36,620 --> 00:10:47,419
Y no voy a decir un sitio fijo, pero sí voy a establecer un espacio en el cual hay un 99% de encontrar el electrón.

115
00:10:48,320 --> 00:10:54,639
Entonces eso ha dado lugar a lo que se conoce hoy en día como la teoría de los orbitales atómicos.

116
00:10:55,340 --> 00:10:59,580
Estos son los distintos orbitales atómicos que pueden existir, que existen.

117
00:10:59,580 --> 00:11:10,259
Los S, que son esféricos, los P, que tienen forma de pera, los D, que tienen formas un poquito diversas, y los F, que también tienen formas un poquito diversas.

118
00:11:11,679 --> 00:11:15,580
Cada electrón va a tener cuatro números cuánticos.

119
00:11:16,399 --> 00:11:20,320
N, que es la distancia al núcleo, que está relacionado con la energía.

120
00:11:21,080 --> 00:11:22,299
L, la forma.

121
00:11:23,159 --> 00:11:25,879
M, la orientación en el espacio.

122
00:11:25,879 --> 00:11:35,759
por ejemplo, los P pueden ser X, Y o Z, y S está relacionado con el giro sobre su propio eje del electrón,

123
00:11:35,860 --> 00:11:37,960
que puede ser horario o antihorario.

124
00:11:38,840 --> 00:11:45,710
Y claro, dos electrones nunca pueden tener los cuatro números, generalmente el S.

125
00:11:47,330 --> 00:11:55,470
Bueno, aparte de eso, tenemos que dar un orden, un orden energético, que es el que tenemos aquí.

126
00:11:56,389 --> 00:12:02,870
Primero se rellenan los 1s, ¿con cuántos electrones? Con 2, porque se diferenciarán en el spin.

127
00:12:03,370 --> 00:12:06,870
Después los 2s con otros 2, que se diferenciarán en el spin.

128
00:12:07,470 --> 00:12:11,470
Los p, como hay 3, pues podemos meter un máximo de 6 electrones.

129
00:12:12,090 --> 00:12:16,629
Los d, como hay 5, podemos meter un máximo de 10 electrones.

130
00:12:16,750 --> 00:12:20,169
Y los f, como hay 7, podemos meter un máximo de 14.

131
00:12:20,710 --> 00:12:23,370
Y en el orden en el que indica esas derechas.

132
00:12:23,370 --> 00:12:37,450
Con lo cual, como veis, pues se da la cuestión de que antes de que se rellenen los orbitales atómicos 3D, se han rellenado los 4S. Y que antes de que se rellenen los orbitales atómicos 4F, se rellenan los 5D.

133
00:12:38,289 --> 00:12:53,509
Con todo esto, teniendo en cuenta su número atómico, que tiene que ser igual al número de electrones, o sea, el número de protones tiene que ser igual al número de electrones porque tiene que haber electricidad neutra.

134
00:12:53,509 --> 00:13:14,610
Si yo ordeno los átomos, los elementos, en función de su número atómico, pues ocurre la curiosidad de que todos los que están en la misma fila tienen el mismo número cuántico n.

135
00:13:14,610 --> 00:13:21,610
Y todos los que están en las mismas columnas tienen una configuración electrónica similar.

136
00:13:21,610 --> 00:13:31,950
Y esa configuración electrónica similar está tremendamente asociada a su comportamiento y a su reactividad química.

137
00:13:34,049 --> 00:13:48,610
Los de la columna número 18 no tienen reactividad química porque esa configuración de tipo S2P6 con 8 electrones en su última capa les da una estabilidad,

138
00:13:48,610 --> 00:13:51,269
Estabilidad, me da muchísima estabilidad.

139
00:13:51,950 --> 00:13:56,250
Entonces, no tienen ninguna tendencia, no necesitan estabilizarse, ya lo son.

140
00:13:56,250 --> 00:14:09,350
Y el resto de los elementos tienen una tendencia a adquirir esa configuración, bien aceptando o cediendo electrones, formando iones.

141
00:14:10,190 --> 00:14:10,970
Esa es una forma.

142
00:14:11,669 --> 00:14:14,370
Otra forma, pues puede ser compartiendo electrones.

143
00:14:14,370 --> 00:14:41,259
Pero como esta es la estructura, la configuración eléctrica hace mayor estabilidad, todos los átomos tienden a adquirir el nombre de enlace químico, es decir, los átomos reaccionan los unos con los otros para dar lugar a moléculas porque quieren adquirir esa configuración estable que viene dada por la configuración de gas noble.

144
00:14:41,259 --> 00:14:47,799
Las modernas teorías sobre el enlace químico establecen que para entender esto

145
00:14:47,799 --> 00:14:52,240
lo que hay es una combinación lineal de los orbitales atómicos

146
00:14:52,240 --> 00:14:55,419
de las ecuaciones correspondientes a los orbitales atómicos

147
00:14:55,419 --> 00:15:02,799
y en la resolución de esas nuevas ecuaciones correspondientes a esas combinaciones lineales

148
00:15:02,799 --> 00:15:09,580
siempre aparece lo que se conoce con el nombre de un orbital molecular enlazante y un antienlazante

149
00:15:09,580 --> 00:15:21,879
Si el orbital molecular se ha formado por solapamiento directo de los orbitales atómicos

150
00:15:21,879 --> 00:15:23,679
Se dice que es de tipo sigma

151
00:15:23,679 --> 00:15:28,360
Por el contrario, si es lateral, se habla de tipo pi

152
00:15:28,360 --> 00:15:37,000
Y esto nos va a permitir explicar por qué en ciertas sustancias existen enlaces sencillos, dobles o triples

153
00:15:37,000 --> 00:15:38,519
Vamos a ver un ejemplo

154
00:15:38,519 --> 00:15:45,899
¿Vale? La configuración de los átomos de nitrógeno las tenemos aquí.

155
00:15:46,600 --> 00:15:49,720
¿Qué ocurre para formar las moléculas de nitrógeno?

156
00:15:49,879 --> 00:15:54,980
Bueno, pues que aquí vemos que se ha formado un enlace sigma enlazante y antienlazante.

157
00:15:55,480 --> 00:15:58,440
No hay enlace, por tanto, está convenzado.

158
00:15:59,100 --> 00:16:09,320
Aquí lo mismo, enlace enlazante-antienlazante, pero si yo establezco esa combinación lineal de orbitales atómicos tipo P,

159
00:16:09,320 --> 00:16:17,799
me van a salir un orbital sigma, un solapamiento frontal sigma y dos solapamientos laterales pi.

160
00:16:18,559 --> 00:16:29,259
Entonces, el tipo de enlace que aparece en la molécula de nitrógeno es un enlace triple formado por un enlace sigma y dos enlaces pi.

161
00:16:30,000 --> 00:16:36,320
Y esto lo podemos explicar a través de la teoría de combinación lineal de orbitales atómicos.

162
00:16:36,320 --> 00:16:48,059
resulta tan sencillo. En el caso del nitrógeno, los dos átomos son exactamente iguales, pero

163
00:16:48,059 --> 00:16:53,220
si hablamos de moléculas normales, pues muchas de las moléculas se forman con átomos que

164
00:16:53,220 --> 00:16:58,700
son diferentes. Si los átomos son diferentes, ¿qué significa? Que siempre va a haber uno

165
00:16:58,700 --> 00:17:05,920
que tiene más apetencia que el otro por los electrones y aparece lo que se llaman los

166
00:17:05,920 --> 00:17:10,140
dipolos. Entonces, digamos que la existencia

167
00:17:10,140 --> 00:17:13,680
de un enlace covalente puro al 100% es

168
00:17:13,680 --> 00:17:17,980
escasa. Siempre hay una participación, una cierta participación del enlace

169
00:17:17,980 --> 00:17:21,480
iónico. Ese tipo de fuerzas es

170
00:17:21,480 --> 00:17:25,200
mayor y eso va a ir

171
00:17:25,200 --> 00:17:30,019
o va a influir en el estado de agregación de la

172
00:17:30,019 --> 00:17:33,720
sustancia. Pero es que además, pues

173
00:17:33,720 --> 00:17:56,460
Pues esto es para dos átomos, cuando unimos dos átomos, pero que ocurre, pues que existen en la naturaleza sustancias como por ejemplo el diamante, que es solo carbono y son muchos átomos de carbono, o los metales como por ejemplo el hierro, el cobre, etcétera, que son muchos átomos de la misma clase, de la misma categoría.

174
00:17:56,460 --> 00:18:25,680
Si utilizamos la combinación lineal de orbitales atómicos para un gran número de átomos, no nos va a salir un único orbital molecular enlazante y otro antienlazante, nos va a salir un montón de orbitales enlazantes y un montón de antienlazantes y con niveles de energía muy próximos, de tal manera que en lugar de hablar de orbital podemos hablar de banda, de banda energética.

175
00:18:26,460 --> 00:18:39,980
Entonces, ¿qué es lo que ocurre? Pues que pueden aparecer lo que se conoce con el nombre de la teoría de bandas para explicar, por ejemplo, sustancias como el diamante o sustancias como los metales en general.

176
00:18:40,519 --> 00:18:48,380
Entonces, en estas bandas, que siempre tenemos una banda de valencia y una banda de conducción, se pueden presentar diferentes situaciones.

177
00:18:48,380 --> 00:18:54,119
Bueno, aparte de esto, también se puede utilizar la teoría de zonas de Brigny

178
00:18:54,119 --> 00:18:56,920
Que explica otras propiedades de difracción

179
00:18:56,920 --> 00:19:04,279
Teniendo en cuenta esta teoría de banda, digamos que tenemos estas tres situaciones límite

180
00:19:04,279 --> 00:19:09,980
Que es olape, y tenemos el caso de los conductores, que es el caso de los metales

181
00:19:09,980 --> 00:19:15,640
Que hay un gap energético enorme, y estaríamos en el caso de los aislantes

182
00:19:15,640 --> 00:19:17,859
En el caso del diamante, del cuarzo, etc.

183
00:19:17,859 --> 00:19:32,619
O que haya un pequeño gap que pueda ser superado si nosotros damos una energía extra, que es el caso de los semiconductores, silicio, germanio, y que además este gap también se puede superar introduciendo impurezas.

184
00:19:32,619 --> 00:19:45,799
Entonces, pues gracias a esta teoría, por ejemplo, ha nacido una ciencia tan importante hoy en día como la electrónica y se puede explicar el comportamiento de los circuitos electrónicos.

185
00:19:47,059 --> 00:20:00,599
Es la base de los circuitos integrados. Están basados en este proceso de dopaje. Mediante este dopaje se pueden llegar a crear esos circuitos integrados. Fijaros la importancia que tiene.

186
00:20:05,269 --> 00:20:13,730
Vamos un poco a dejar lo que es la química elemental y vamos un poco ya a centrarnos en el mundo de los materiales.

187
00:20:15,829 --> 00:20:24,730
No es gusto o no, una función fundamental de los materiales es hacer estructuras, su constitución estructural.

188
00:20:25,990 --> 00:20:28,809
Y para ello necesitamos que sean sólidos.

189
00:20:29,710 --> 00:20:32,950
Por lo tanto, vamos a estudiar algo sobre el estado sólido.

190
00:20:32,950 --> 00:20:39,950
Ya hemos dicho anteriormente que si hay estado sólido implica que las fuerzas entre las moléculas son fuertes.

191
00:20:41,470 --> 00:20:54,930
Bien porque existan estas interacciones de tipo electroestático que da lugar a lo que se llaman los sólidos iónicos o bien porque existan otro tipo de interacciones.

192
00:20:54,930 --> 00:21:04,009
Pero en cualquier caso, el estado de este tipo es sólido y por lo tanto, cualquier sólido tiene estructura cristalina.

193
00:21:04,950 --> 00:21:10,930
Y es lo que vamos a estudiar ahora. Vamos a estudiar qué es eso de la estructura cristalina, cómo es una estructura cristalina.

194
00:21:12,250 --> 00:21:12,630
¿De acuerdo?

195
00:21:13,509 --> 00:21:24,440
Entonces, hay que tener en cuenta que la estructura cristalina se basa en la repetición en el espacio de una cierta configuración de los átomos.

196
00:21:25,359 --> 00:21:29,339
Esa configuración es lo que se conoce con el nombre de celda unidad.

197
00:21:30,579 --> 00:21:36,809
Y claro, podemos hablar más elemental de esa configuración.

198
00:21:36,809 --> 00:21:49,569
En el espacio tenemos tres ejes, luego tenemos tres dimensiones, tenemos tres longitudes, pero aparte entre esas tres longitudes siempre van a aparecer ángulos de diferentes tipos.

199
00:21:49,569 --> 00:22:01,789
Entonces, para categorizar y para simplificar el problema del estudio de las celdas unidades, lo que se ha hecho es fijar esos seis parámetros.

200
00:22:02,289 --> 00:22:04,690
Son seis longitudes y seis ángulos.

201
00:22:05,369 --> 00:22:11,789
En función de esas longitudes y esos ángulos, aparecen siete sistemas cristalinos, que son los que vemos aquí.

202
00:22:11,789 --> 00:22:24,269
La cúbica, un cubo, sencilla. Tetragonal, cuando uno de los lados es diferente. Ortorhómica, cuando tenemos los lados diferentes.

203
00:22:27,150 --> 00:22:39,349
Y bueno, la hexagonal, a mí me gusta más cuando se ve el hexágono, pero bueno, esta es la más sencilla, porque se ha hablado también de hexagonal compacta y hexagonal simple.

204
00:22:39,349 --> 00:22:42,369
la monoclínica como tenemos aquí

205
00:22:42,369 --> 00:22:44,349
en la que ya empiezan a entrar parte

206
00:22:44,349 --> 00:22:46,670
a jugar el tema de los

207
00:22:46,670 --> 00:22:48,250
ángulos, que haya

208
00:22:48,250 --> 00:22:49,849
dos iguales y uno diferente

209
00:22:49,849 --> 00:22:52,450
por ejemplo ya en la sagonal aparece un ángulo de 120

210
00:22:52,450 --> 00:22:53,650
grados

211
00:22:53,650 --> 00:22:56,230
y pues bueno

212
00:22:56,230 --> 00:22:58,150
en la monoclínica ya aparece más

213
00:22:58,150 --> 00:22:59,390
de un ángulo diferente

214
00:22:59,390 --> 00:23:02,309
y en la triclínica donde pues tanto los lados

215
00:23:02,309 --> 00:23:03,910
como los ángulos son todos diferentes

216
00:23:03,910 --> 00:23:07,450
siete sistemas cristalinos

217
00:23:07,450 --> 00:23:08,509
pero además

218
00:23:08,509 --> 00:23:15,470
Entonces en estos sistemas cristalinos los átomos se pueden situar de diferentes formas, como vemos aquí.

219
00:23:15,670 --> 00:23:32,369
Por ejemplo aquí tenemos una cúbica simple con los átomos situados en los vértices del cubo, centrada en el cuerpo, en los vértices del cubo y en el centro del propio cubo, o centrada en la cara, en los vértices del cubo y en los centros de cara.

220
00:23:32,369 --> 00:23:44,369
Es decir, que aparte de esas figuras geométricas, luego existen distintas configuraciones de los átomos dentro de esa geometría.

221
00:23:44,930 --> 00:23:52,509
Con todo esto, lo que vamos a obtener es 14 redes, que son las 14 redes de Bravais.

222
00:23:53,150 --> 00:23:59,069
Todos los sólidos van a tener o van a estar en alguna de estas 14 redes.

223
00:23:59,069 --> 00:24:03,849
En principio parece complicado pero es más simple de lo que parece

224
00:24:03,849 --> 00:24:13,180
Vamos a hablar, antes de centrarnos un poquito, vamos a hablar de un tipo de sólidos

225
00:24:13,180 --> 00:24:19,859
Que existen, aunque nosotros no los vamos a utilizar mucho

226
00:24:19,859 --> 00:24:25,359
Aunque sí que es cierto que ciertos materiales, sobre todo los que se utilizan en construcción

227
00:24:25,359 --> 00:24:27,259
Son de este tipo de sólidos

228
00:24:27,259 --> 00:24:30,819
Son los denominados sólidos iónicos

229
00:24:30,819 --> 00:24:37,319
en donde hay un átomo que es electronegativo

230
00:24:37,319 --> 00:24:39,339
y hay un átomo que es electropositivo

231
00:24:39,339 --> 00:24:41,599
uno que es metal y otro que es no metal

232
00:24:41,599 --> 00:24:44,259
entonces lo que suele suceder es que se forman iones

233
00:24:44,259 --> 00:24:51,019
y entre el cation y el anión aparecen unas fuerzas muy fuertes

234
00:24:51,019 --> 00:24:52,799
que son fuerzas de tipo electrostático

235
00:24:52,799 --> 00:24:55,279
que es la que mantiene unida la sustancia

236
00:24:55,279 --> 00:24:59,319
pero claro, todas estas sustancias, las sustancias iónicas son sólidas

237
00:24:59,319 --> 00:25:11,980
Por lo tanto tienen estructura cristalina. Para explicar la estructura cristalina de estas sustancias iónicas hay que tener en cuenta la diferencia de tamaño entre un cation y un anión.

238
00:25:11,980 --> 00:25:23,920
Los cationes son siempre más pequeños que los aniones. Entonces realmente lo que hacen es tener como dos estructuras cristalinas una en la otra.

239
00:25:24,799 --> 00:25:28,240
Los cationes van a cubrir los huecos de los aniones.

240
00:25:29,400 --> 00:25:32,799
Y existe lo que se conoce con el nombre de número de coordinación.

241
00:25:32,980 --> 00:25:36,680
El número de coordinación es el número de átomos que rodean uno dado.

242
00:25:37,539 --> 00:25:41,440
Entonces, por ejemplo, en este caso, este es el caso del clorosódico.

243
00:25:42,400 --> 00:25:46,960
Si estudiamos el clorosódico, la estructura cristalina del clorosódico es de esta manera.

244
00:25:46,960 --> 00:25:50,599
si nos damos cuenta

245
00:25:50,599 --> 00:25:51,920
pues realmente tenemos

246
00:25:51,920 --> 00:25:54,779
como una estructura

247
00:25:54,779 --> 00:25:56,279
cúbica centrada en la cara

248
00:25:56,279 --> 00:25:58,299
compuesta por los cloros

249
00:25:58,299 --> 00:26:00,599
y luego otra estructura

250
00:26:00,599 --> 00:26:02,500
que podría ser

251
00:26:02,500 --> 00:26:04,460
yo creo que es cúbica centrada

252
00:26:04,460 --> 00:26:06,359
más cúbica centrada en el cuerpo que en la cara

253
00:26:06,359 --> 00:26:07,940
que es la de los cationes

254
00:26:07,940 --> 00:26:09,000
que están en los huecos

255
00:26:09,000 --> 00:26:10,259
pero en definitiva

256
00:26:10,259 --> 00:26:13,359
el nivel de coordinación para el cloro

257
00:26:13,359 --> 00:26:16,160
y para el sodio es 6 en ambos casos

258
00:26:17,059 --> 00:26:23,180
Entonces, realmente la molécula de clorosódico no es como nosotros la conocemos, el N-A-C-L-E-A.

259
00:26:24,079 --> 00:26:29,680
Tendríamos que poner su número de coordinación, aunque la estequiometría al final resulte ser la misma.

260
00:26:30,420 --> 00:26:37,480
Pero si queremos de alguna forma expresar lo que ocurre en la realidad, tendríamos que utilizar ese 6.

261
00:26:37,480 --> 00:27:00,089
Porque está claro que, aunque podemos hacer una gran clasificación de los materiales, pues los reyes todavía indiscutibles de los materiales de uso técnico siguen siendo las aleaciones metálicas, sobre todo las de hierro.

262
00:27:00,089 --> 00:27:17,130
Y nos facilita un poco la labor el hecho de que los metales cristalicen, tengan una estructura cristalina que solo sea en tres sistemas principalmente.

263
00:27:17,130 --> 00:27:29,130
Entonces, estudiando estos tres sistemas cristalinos podremos estudiar y entender el estado sonido y podemos estudiar y entender prácticamente todas las aleaciones metálicas.

264
00:27:30,089 --> 00:27:40,789
Estas tres estructuras cristalinas que tenemos aquí son la cúbica centrada en el cuerpo, la cúbica centrada en la cara y la hexagonal compacta.

265
00:27:41,210 --> 00:27:45,450
Casi todos, casi todos los metales cristalizan este tipo de estructuras.

266
00:27:45,990 --> 00:27:54,089
De hecho son estructuras muy compactas en donde, pues podéis imaginaros que a medida que nosotros vamos repitiendo esta estructura cristalina lo que se forman son planos.

267
00:27:55,109 --> 00:27:59,390
Entonces en esos planos los átomos chocan los unos con los otros.

268
00:28:00,089 --> 00:28:07,869
Gracias a estas estructuras tan compactas, podemos explicar por qué los átomos son dúctiles y no frágiles.

269
00:28:08,230 --> 00:28:12,269
Porque permiten ese deslizamiento de un plano sobre otro.

270
00:28:12,269 --> 00:28:24,190
Y ese deslizamiento de planos cristalinos es el que explicaría, sería la causa por la cual los metales son, la mayor parte de ellos, muy dúctiles.

271
00:28:24,190 --> 00:28:42,490
Y ya finalmente, hay algo muy interesante, que es la halotropía. Una sustancia que tiene estructura cristalina puede modificar dicha estructura cristalina con la temperatura.

272
00:28:42,490 --> 00:28:58,529
Y el efecto es similar a un cambio de estado. Realmente esa reordenación de los átomos se manifiesta igual que en los cambios de estado. Mientras que se está haciendo esa transformación, la temperatura permanece constante.

273
00:28:59,470 --> 00:29:06,190
Un ejemplo muy típico y muy interesante, sobre todo por su aplicación tecnológica, es el caso del hierro.

274
00:29:06,190 --> 00:29:13,869
El caso del hierro, a temperatura ambiente, tiene una estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo.

275
00:29:14,210 --> 00:29:15,869
Es el hierro alfa, la ferrita.

276
00:29:16,630 --> 00:29:28,650
Cuando nosotros aumentamos esa temperatura, la estructura pasa de ser cúbica centrada en el cuerpo a una estructura austenítica o cúbica centrada en la cara.

277
00:29:29,470 --> 00:29:43,809
Mucho más dústil, con lo cual, ahora nos explicamos por qué se forjan las espadas en caliente, mucho más dústil y en la cual se sobrevive mucha mayor cantidad de carbono.

278
00:29:43,809 --> 00:29:46,450
con lo cual

279
00:29:46,450 --> 00:29:49,210
también os explicamos el efecto

280
00:29:49,210 --> 00:29:50,829
de ese endurecimiento

281
00:29:50,829 --> 00:29:53,309
cuando nosotros enfriamos rápidamente

282
00:29:53,309 --> 00:29:55,210
por formación de una estructura

283
00:29:55,210 --> 00:29:56,369
de una sustancia

284
00:29:56,369 --> 00:29:58,450
una sustancia

285
00:29:58,450 --> 00:30:00,950
una fase, para ser más concreto

286
00:30:00,950 --> 00:30:02,670
una fase inestable denominada

287
00:30:02,670 --> 00:30:04,369
martensita

288
00:30:04,369 --> 00:30:06,809
que bueno, pues hablaremos de ello

289
00:30:06,809 --> 00:30:08,789
en próximos capítulos

290
00:30:08,789 --> 00:30:13,799
hasta aquí

291
00:30:13,799 --> 00:30:15,819
vamos a ver los contenidos teóricos