C1 2017 PAUTA

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Ciencia de Materiales 
Certamen 1 
12 de mayo del 2017 
 
 
 
Sección 1.- Responda brevemente. (La síntesis será evaluada) 
 
1.- Determinada aplicación demanda un material que sea no conductor (aislante eléctrico), extremadamente 
fuerte y duro. a) ¿Qué clase de materiales investigaría para su selección? y b) explique su respuesta desde el 
punto de vista de los enlaces presentes. (2Pts) 
 
a) El material a estudiar seria de la familia de los materiales cerámicos 
b) Los materiales cerámicos poseen enlaces del tipo iónico donde hay compartición de los electrones 
entre el catión y el anión para estar en un estado neutro, por esta razón no son buenos 
conductores. 
 
2.- Defina cada uno de los números cuánticos. (2Pts) 
 
N= numero cuántico principal indica en nivel energético (tamaño del orbital). 
L= número cuántico secundario, indica la forma del orbital 
Ml= numero magnético, define la orientación espacial del orbital. 
S= indica la dirección de giro del electrón. 
 
3.- ¿Qué diferencia de comportamiento podemos esperar entre un componente metálico monocristalino y 
uno policristalino? (2Pts) 
 
El material monocristalino posee un crecimiento uniforme de una sola celda cristalina, por lo tanto posee 
dirección preferencial (material anisotropico), en cambio el policristalino posee muchas orientaciones de 
cristales, lo cual se considera estadísticamente isotrópico. 
 
4.- El plomo y el estaño no presentan solubilidad total en estado sólido. Explique por qué. (2 pts) 
Elemento Radio atómico Estructura Electronegatividad Valencia 
Plomo 0.175 nm FCC 1.8 2, 4 
Estaño 0.158 nm BCT 1.8 2, 4 
 
Basado en las 4 reglas de hume y rothery se deben cumplir en su totalidad para consideración una 
solubilidad total (100%). A primera vista se aprecia que la regla que indica que el tipo de estructura debe ser 
igual no se cumple, por lo tanto se explica que el plomo y el estaño no presentan solubilidad total sólida. 
 
5.- Defina 3 defectos o imperfecciones cristalinas. 3(pts) 
 
Defectos puntuales: 
 Vacantes: espacio vacío en la estructura cristalina. 
 Intersticial: átomo incrustado en un espacio intersticial de la red cristalina 
 Schotti: en cerámicos, defecto divacante anion-cation 
 Frenkel: en cerámicos, defecto vacante-instersticio. 
 
Defectos lineales: 
Dislocacion de arista: se crea en un cristal por la intersección de un medio plano adicional de 
átomos. 
Dislocacion helicoidal: apilamiento en espiral de planos cristalinos a lo largo de la línea de 
dislocación. 
 
Defectos planares: 
Superficie externa: los átomos de la superficie están enlazados a otros átomos sólo por un lado. 
Límite de grano: en los materiales policristalinos separan a los granos (cristales) de diferentes 
orientaciones. 
 
6.- De acuerdo a la pregunta anterior y según lo visto en clases como afectaría esto a los materiales. (2pts) 
 
Los defectos modifican las propiedades mecánicas del material. Por ejemplo el endurecimiento en 
metales, que significa un incremento en la resistencia que pone el material a ser deformado 
permanentemente. 
 
Sección 2.- Cálculo 
 
7.- Calcule el radio del mayor hueco intersticial en la red FCC del hierro, sabiendo que el radio atómico del 
hierro es de 0.129 nm en el estructura FCC, y los mayores huecos intersticiales se encuentran en las 
posiciones ( ½, 0, 0), (0, ½, 0), (0, 0, ½) , etc. (6pts) 
 
8.- La celda elemental del aluminio es FCC. Su parámetro de red es a=4.05 Armstrong. Sabiendo 
que su peso molecular es de 26.982 g/mol, determinar: (7pts) 
a) Densidad del aluminio. 
b) Radio atómico del aluminio. 
c) Número de celdas unitarias existentes en 1 g de aluminio. 
d) Densidad atómica lineal en la dirección [1 ̅ 0], dibujar la celda. 
e) Calcular la densidad atómica superficial en el plano ( ̅ 0 1), dibujar la celda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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