Calculadora de celda unitaria cúbica

Una celda unitaria cúbica es el menor volumen cúbico repetitivo que describe varias estructuras cristalinas importantes. Las disposiciones cúbica simple, centrada en el cuerpo y centrada en las caras difieren en la posición de sus átomos y en las fracciones atómicas que pertenecen a cada celda. Los átomos de los vértices se comparten entre ocho celdas vecinas, los de las caras entre dos, y el átomo central pertenece por completo a su celda. Estas reglas dan un átomo por celda cúbica simple, dos por celda centrada en el cuerpo y cuatro por celda centrada en las caras. La geometría relaciona la arista de la red con el radio atómico al modelar los átomos como esferas rígidas en contacto. En la estructura cúbica simple se tocan a lo largo de una arista, por lo que el radio es la mitad de su longitud. En la centrada en el cuerpo se tocan sobre la diagonal espacial: el radio es la arista multiplicada por la raíz cuadrada de tres y dividida entre cuatro. En la centrada en las caras, el contacto sigue la diagonal de una cara y el radio es la arista por la raíz cuadrada de dos entre cuatro. La densidad cristalina es la masa de la celda dividida entre su volumen. La masa se obtiene multiplicando los átomos por celda por la masa molar y dividiendo entre la constante de Avogadro. Para convertir una arista en ángstroms se usa que un ángstrom cúbico equivale a 10 elevado a menos veinticuatro centímetros cúbicos. Dividir la masa entre el cubo de la arista convertida da la densidad en gramos por centímetro cúbico. El factor de empaquetamiento atómico es la fracción del volumen ocupada por los átomos como esferas rígidas. Su valor ideal es aproximadamente 0.5236 para la cúbica simple, 0.6802 para la centrada en el cuerpo y 0.7405 para la centrada en las caras. Un valor mayor indica un empaquetamiento más eficiente, aunque la densidad electrónica real no tiene límites esféricos rígidos. El modelo ideal sigue siendo útil para comparar estructuras y revisar ejercicios de cristalografía. Usa un parámetro de red y una masa molar de la misma fase cristalina pura. La temperatura, la presión, la composición de la aleación, los defectos y las transformaciones de fase pueden alterar las dimensiones y la densidad medidas. La calculadora supone una sola especie química con la geometría ideal elegida y usa la constante exacta de Avogadro vigente. Es adecuada para educación y evaluaciones preliminares de materiales; una interpretación cristalográfica detallada requiere datos de difracción medidos, estimaciones de incertidumbre y la base real de la estructura.