2.2. ESTRUCTURES CERÀMIQUES Els materials ceràmics poden ser amorfs o cristal·lins, al igual que els metalls, encara que la tendència a donar configuracions no cristal·lines és més elevada (com es el cas del vidre de finestra) i, en cas contrari, presenten estructures cristal·lines més complexes que els metalls. Com ja s’ha dit, els materials ceràmics resulten de la combinació d’elements metàl·lics i no metàl·lics o exclusivament no metàl· lics. La valència i la major o menor proximitat en la taula periòdica dels elements implicats condicionarà fortament la naturalesa de l’enllaç i aquesta, a la vegada, la manera que es disposaran els àtoms constituents. En cas de tractar-se d’un enllaç covalent, la valència d’un àtom condicionarà el nombre d’enllaços que es pot establir amb els àtoms veïns, és a dir, condiciona el nombre de coordinació d’aquest àtom. Concretament, en el diamant, el carboni amb valència 4, ha de tenir necessàriament fins a quatre àtoms veïns amb els quals quedarà unit covalentment. La direccionalitat d’aquests enllaços determina el patró i la geometria de l’ordenament cristal·lí. En els materials ceràmics amb enllaç iònic (ceràmics iònics) també la valència resulta significativa, en determinar la proporció dels distints ions participants, imposant una restricció a la manera com s’organitzen aquests. Indiferentment de la disposició geomètrica, la unió de cations i anions ha de suposar l’electroneutralitat del compost, com és el cas del clorur de sodi (NaCl) on el nombre cations de Na+ és igual al de Cl-. El compliment de l’electroneutralitat, encara que aquest és un factor molt important, no és suficient per decidir quin patró d’ordenament cristal·lí seguiran els àtoms constituents. Entre totes les configuracions que mantenen l’electroneutralitat, s’estableix la més estable per a la formació del cristall, és a dir, la que maximitza l’atracció electrostàtica i redueix al màxim la repulsió, de forma que els ions d’un signe es troben envoltats d’ions amb càrrega oposada. Per tant, és fàcil d’entendre que les configuracions més estables seran les que presenten un nombre més elevat d’ions veïns amb càrrega oposada, és a dir, un major nombre de coordinació i amb un empaquetament atòmic més eficient. Les estructures estables dels materials es formen quan els anions que envolten als cations es troben en contacte amb aquest, així com es pot observar en la figura 64.
Figura 64. Configuracions estables i inestables de la coordinació entre anions i cations. En la figura es mostren tres situacions diferents ordenades d’esquerra a dreta, segons la seua estabilitat decreixent
Ciència dels materials: metalls, ceràmiques i polímers ISBN: 978-84-18432-91-0
108
Índex
Juan B. Carda Castelló, Diego Fraga Chiva, Ester Barrachina Albert, Iván Calvet Roures, Jaime González Cuadra, Samuel Porcar García DOI: http://dx.doi.org/10.6035/Sapientia181
