ESTADO SÓLIDO

Las partículas de los sólidos se encuentran muy próximas, y las fuerzas de atracción entre ellas son muy intensas, su único movimiento es el de vibración. Por lo tanto, las partículas de un sólido se mantienen en una posición relativamente fija, una cerca de la otra. Un incremento en la temperatura hace que aumente el vigor de las vibraciones y si éstas se hacen lo suficientemente violentas, el sólido se convierte en un líquido se funde.

Los sólidos tienen seis características generales que derivan del modelo cinético molecular.

No se expanden a temperatura constante: Al igual que los líquidos, los sólidos no presentan una expansión infinita como los gases.

Forma definida: Los sólidos por lo regular tienen una forma definida. Son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas. Los sólidos no toman la forma del recipiente que los contiene.

Volumen definido. Los sólidos conservan su volumen igual que los líquidos.

Compresibilidad: Los sólidos son prácticamente incompresibles, ya que las partículas de los sólidos están muy cercanas entre sí debidas a sus fuerzas de atracción, los sólidos son prácticamente incompresibles.

Alta densidad: Los sólios tienen densidades relativamente altas al igual que los líquidos.

Miscibilidad: Los sólidos son prácticamente inmiscibles, los sólidos se mezclan o se difunden con mucha lentitud, excepto a presiones extremas. Las partículas en los sólidos tiene posiciones esencialmente permanentes debido a las fuerzas de atracción que hay entre ellas. Por lo tanto, el movimiento de las partículas de un sólido e spor lo regular muy lento.

Los sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos.

En los sólidos cristalinos, los átomos adoptan arreglos ordenados y repetitivos; formando estructuras tridimensionales periódicas; un ejemplo clásico son los metales y sus aleaciones. En los amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos, en realidad su estructura se parece mucho más a la de los líquidos que a la de los sólidos no existe ordenamiento periódico; el vidrio y algunos materiales plásticos como el poliestireno son ejemplos más comunes. La figura a) es la representación bidimensional de un sólido cristalino. La figura b) representa el mismo sólido pero en estructura amorfa. El dióxido de silicio (SiO2 ),presenta esta propiedad según como sea enfriado, cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el vidrio. Los semicritalinos presentan una parte amorfa y otra cristalina, materiales plásticos como el polietileno y el polipropileno son ejemplos típicos.

a)

b)

ALOTROPÍA: Propiedad que tiene ciertos elementos de existir en más de una forma en el mismo estado de agregación, que tiene propiedades distintas debido a las diferencias en sus uniones (enlaces).

Ejemplos de alótropos los tenemos en:

Elemento

Alótropos

Características

CARBONO

a) Diamante, b) Grafito, c) Lonsdaleíta, d) C60 (Buckminsterfulereno orbuckybola), e) C540, f) C70, g) Carbono amorfo, y h) nanotubo de carbono de pared simple o buckytubo.

a) Transparente, aislante eléctrico y con gran dureza, a 18,000C se convierte lentamente en granito.

b) Negruzco, brillante, resbaloso, quebradizo y buen conductor de la electricidad, es el alótropo mas estable, aplicando enormes presiones el grafito se convierte en diamante. Tiene 60 átomos dispuestos en un ordenamiento esférico parecido a la superficie de un balón de fútbol soccer.

c) También llamada diamante hexagonal, se forma cuando los meteoritos que contienen grafito golpean la tierra, lo cual no sucede con mucha frecuencia.

d) Tiene 60 átomos dispuestos en un ordenamiento esférico parecido a la superficie de un balón de fútbol soccer.

e,f) Moléculas esferoidales (pero no esferas perfectas) son la C32, la C40, C50, C58 y C70 y los fullerenos gigantes, C240, C540 y C960. El futboleno tiene 20 hexágonos y el C70 tiene 25, pero ambos tienen 12 pentágonos.

g) Puede presentar desde propiedades poliméricas hasta elevadas durezas y resistencias al desgaste o fricciones extremadamente bajas.

h) Los nanotubos están  siendo estudiados activamente, por su interés fundamental para la química y por sus aplicaciones tecnológicas.

A)Actividad: Lee con atención las características descritas y anota los alótropos que tiene cada elemento.

Elemento

Alótropos

Características

OXÍGENO

Sus principales formas alotrópicas son: O2 (dioxígeno) y O3 (ozono) que de todos es conocido su importancia para proteger la Tierra de la radiación ultravioleta procedente del sol.

PLUTONIO

El plutonio presenta hasta mas de seis formas alotrópicas diferentes. El -Pu (monoclínico hasta 122 ºC), el -Pu (monoclínico hasta 200 ºC), -Pu (ortorrómbico hasta 310 ºC), -Pu (cúbico centrado en las caras hasta 452 ºC), -Pu (tetragonal hasta 480 ºC) y -Pu (cúbica centrada en el cuerpo a partir de 480 ºC). Su densidad puede variar entre16,00 a 19,86 g/cm3 debido a los cambios de estructura, lo que complica enormemente cualquier tipo de trabajo con el metal (fundición, mecanizado, almacenamiento...).

ESTAÑO

El estaño gris, no metálico, tiene estructura cúbica y es estable a temperaturas por debajo de 13,2 ºC y el estaño blanco, metálico, de estructura tetragonal que existe de manera estable por encima de esa temperatura. Esta transformación no se da con mucha frecuencia debido a la propia cinética de la transformación, tienen que estar expuestos en esas condiciones durante largos periodos. En esta transformación la variación del volumen es del 25% lo que da lugar al desmoronamiento del estaño, adquiere color gris, aumenta su volumen y comienza a desmenuzarse hasta convertirse en polvo produciendo un sonido conocido como grito del estaño que pone de manifiesto el mal o peste del estaño.

FOSFORO

Sus formas alotrópicas mas comunes son el fósforo blanco, rojo, violeta y negro. El fósforo blanco es tóxico y altamente inflamable, sus moléculas son tetraédricas. El fósforo rojo se produce al calentar el fósforo blanco a temperaturas de 270-300 ºC, es menos tóxico y reactivo que el fósforo blanco. Está formado por redes tridimensionales con cada átomo de fósforo en un entorno piramidal. Éste es el fósforo que se usa para la fabricación de cerillas. El fósforo violeta se obtiene disolviendo fósforo blanco en plomo fundido, se deja solidificar éste y se disuelve el plomo en ácido nítrico diluido. Constituye una molécula gigante. El fósforo negro se obtiene calentando fósforo blanco a 220 ºC y bajo una gran presión

B) Anota tus muestras que se te pidieron y clasifícalo como sólido cristalino, amorfo u alótropo.