Qu es el punto de fusin de un slido

1 Qu es el punto de fusin de un slido?Las propiedades fsicas de los slidos, tales como temperatura de fusin, capacidad para conducir la corriente, resistencia a la deformacin, dureza, etc., dependen de las caractersticas de las fuerzas de enlace que unen las entidades elementales. As, los slidos inicos, como las sales, son duros y a la vez frgiles, con puntos de fusin altos. Aunque son malos conductores de la electricidad sus disoluciones, sin embargo, presentan una conductividad elevada. Los slidos formados por molculas apolares, como el Cl2, el H2 o el CO2, son blandos como corresponde a la debilidad de las fuerzas de interaccin entre ellas (fuerzas de Van der Waals). Presentan un punto de fusin bajo lo que indica que slo a bajas temperaturas, las dbiles fuerzas ordenadores del enlace pueden predominar sobre el efecto disgregador del calor. Su conductividad elctrica es extremadamente baja como corresponde a la ausencia de cargas libres.

Si se calienta un slido lentamente se observa que ste aumenta su temperatura. Cuando se alcanza la temperatura de fusin, y mientras dura sta, la temperatura permanece constante. En este punto el lquido est en equilibrio con el slido. Cuando toda la sustancia ha fundido, si se sigue calentando, la temperatura vuelve a aumentar.

Si el slido contiene impurezas el punto de fusin es algo ms bajo que el de la sustancia pura.

El punto de fusin de un slido es la temperatura del cambio de estado de slido a lquido, a la presin de una atmsfera. Constituye una constante fsica caracterstica de los slidos cristalinos puros

2 Qu es el punto de fusin normal?

El punto de fusin de un compuesto slido puro se define como la temperatura a la cual el lquido y el slido coexisten en equilibrio bajo una presin en particular. La presin ms utilizada para medir el punto de fusin es la presin atmosfrica, bajo estas condiciones el punto de fusin se conoce como el punto de fusin normal. Cambios moderados de presin no afectan significativamente el punto de fusin, sin embargo, una pequea cantidad de impurezas en el slido tienden a disminuir su valor. Por lo tanto, el punto de fusin de un compuesto orgnico es una propiedad fsica que se utiliza comnmente para establecer la pureza de un compuesto o para determinar su identificacin. Experimentalmente se informa el punto de fusin de un compuesto utilizando el intervalo de temperatura en el cual el compuesto se derrite. Es decir, se informa la temperatura en la cual aparece la primera gota de lquido y la temperatura en que la ltima partcula de slido desaparece. Las impurezas pueden causar que el intervalo de temperatura en que ocurre la fusin sea ms amplio que el intervalo de temperatura del compuesto puro.

3. Qu es el calor especfico de slidos?En los experimentos de Dulong y Petit, se encontr que el calor especfico de un slido (a temperatura ambiente) es muy similar para muchos materiales: aproximadamente 6 cal/mol-K. Es decir, la cantidad de energa calrica por molcula, necesaria para aumentar la temperatura del slido una cantidad dada, pareca ser aproximadamente la misma, independientemente del tipo de elemento qumico que lo constitua. De acuerdo a la estadstica clsica este hecho tiene la siguiente interpretacin:

Un slido puede considerarse como una red cristalina donde cada tomo lleva a cabo oscilaciones armnicas simples en torno a su posicin en la red, en tres dimensiones.

Como en un mol hay N0 tomos (siendo N0 el nmero de Avogadro) y cada uno tiene tres grados de libertad, un mol del slido tiene 3N0 grados de libertad. A cada uno de estos grados se le asigna (de acuerdo con la ley clsica de la equiparticin de la energa) una energa total promedio kT. De este modo la energa total interna es:

E = 3 N0 k T = 3 R T

Donde R es la constante universal de los gases.

La capacidad calorfica a volumen constante resulta ser:

Este resultado se conoce como la ley de Dulong y Petit..

Sin embargo, experimentos posteriores mostraron que a medida que se disminuye la temperatura, las capacidades calorficas molares varan. As, el calor especfico de todos los slidos tiende a cero cuando disminuye la temperatura y cerca del cero absoluto el calor especfico vara como T3. Debye encontr un tratamiento terico que se ajusta con xito a los resultados experimentales. Tratamientos anteriores como el de Einstein, consideraban los tomos del slido como si vibraran independientemente entre s. Pero los tomos, en realidad, estn fuertemente acoplados y por eso un tomo no puede ponerse a vibrar sin perturbar a sus vecinos y eventualmente a todo el slido. En lugar de considerar N0 tomos vibrando independientemente en tres dimensiones, Debye consider un sistema de 3N0 vibraciones acopladas y realiz una superposicin de modos elsticos de vibracin utilizando la cuantizacin de la energa de los osciladores atmicos. As, en la aproximacin de Debye la energa interna de la red est dada por:

donde T es la temperatura de la red con la cual sus tomos vibran con frecuencia mxima, se la llama temperatura de Debye y es propia del tipo de sustancia que constituye al slido; n es el nmero de moles del slido; y por ltimo,

Derivando respecto a T la expresin (1) se obtiene:

4.- A que se llama calor de fusin de slidos?5.- Qu es la sublimacin de los slidos?Aunque es un fenmeno poco frecuente a la temperatura y presin ordinaria, algunas sustancias como el yodo o el alcanfor pueden transformase directamente de slido a vapor sin necesidad de pasar por la fase intermedia de lquido. A tal fenmeno se le denomina sublimacin.

La transicin o cambio de estado de sentido inverso se denomina de igual manera, por ello a veces se distinguen ambas llamando a la primera sublimacin progresiva y a la segunda sublimacin regresiva.

En principio, cualquier sustancia pura puede sublimarse, pero debido a las condiciones de bajas presiones y temperaturas a las que es posible esta transicin, el fenmeno slo es reproducible, para la mayor parte de las sustancias, en el laboratorio.

Al igual que la fusin y la vaporizacin, tambin la sublimacin (progresiva) absorbe una determinada cantidad de calor. Se denomina calor de sublimacin ls a la cantidad de calor necesaria para sublimar la unidad de masa de una sustancia.

6. Qu es la deposicin en los slidos?

Los slidos por ser estructuras en las cuales sus tomos se encuentran muy juntos, tienden a tener una mayor densidad a la del agua, estos slidos tienden a precipitarse al fondo de su enlace, esto depende del tamao de la molcula formada.7. A qu tipo de slidos se llaman amorfos?

8. A qu se llama celda Unitaria?

Una celda unitaria es un arreglo espacial de tomos que se repite en el espacio tridimensional definiendo la estructura del cristal. Se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del sistema de coordenadas de la celda. Esto se traduce en seis parmetros de red, que son los mdulos, a, b y c, de los tres vectores, y los ngulos , y que forman entre s. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos por combinacin lineal con los coeficientes enteros.

Las celdas unitarias se pueden definir de forma muy simple a partir de dos (2D) o tres vectores (3D). La construccin de la celda se realiza trazando las paralelas de estos vectores desde sus extremos hasta el punto en el que se cruzan. Existe un tipo de celda unitaria que se construye de un modo distinto y que presenta ciertas ventajas en la visualizacin de la red ya que posee la misma simetra que la red, es la celda de Wigner-Seitz. Una celda unitaria se caracteriza principalmente por contener un nico nodo de la red de ah el adjetivo de "unitaria". Si bien en muchos casos existen distintas formas para las celdas unitarias de una determinada red el volumen de toda celda unitaria es siempre el mismo.

En ocasiones resulta ms sencillo construir otro tipo de celdas que sin ser unitarias describen mejor la estructura de la red que tratamos. Este tipo de celdas se denominan celdas convencionales. stas tienen, a su vez, sus propios parmetros de red y un volumen determinado.

Todas estas celdas se consideran celdas primitivas ya que son capaces de cubrir todo el espacio mediante traslaciones sin que queden huecos ni solapamientos.

Empaquetamiento compacto: Esto es cuando los tomos de la celda estn en contacto unos con otros. No siempre ser as y en muchos casos mediar una distancia mnima entre las nubes electrnicas de los diferentes tomos.

Parmetro de red: Es la longitud de los lados de la celda unitaria. Puede haber tan solo uno, dos o hasta tres parmetros de red distintos dependiendo del tipo de red de bravais que tratemos. En las estructuras ms comunes se representa con la letra a y con la c en caso de haber dos.

Nodos o tomos por celda: Tal y como dice el nombre es el nmero de nodos o tomos que posee cada celda. Una celda cuadrada, por ejemplo, poseer un nodo por celda ya que cada esquina la comparte con cuatro celdas ms. De hecho si una celda posee ms de un nodo de red es que no es unitaria, en cambio si posee ms de un tomo por celda pudiera ser que estuvisemos en una celda unitaria pero con una base atmica de ms de un tomo.

Nmero de coordinacin: Es el nmero de puntos de la red ms cercanos, los primeros vecinos, de un nodo de la red. Si se trata de una estructura con empaquetamiento compacto el nmero de coordinacin ser el nmero de tomos en contacto con otro. El mximo es 12.

Factor de empaquetamiento: Fraccin del espacio de la celda unitaria ocupada por los tomos, suponiendo que stos son esferas slidas.

Donde f es el factor de empaquetamiento o fraccin de volumen ocupado, n el nmero de tomos por celda, v el volumen del tomo y Vc el volumen de la celda. Normalmente se suele dar el factor de empaquetamiento compacto para las diferentes celdas como indicador de la densidad de tomos que posee cada estructura cristalina. En este caso los tomos se tratan como esferas rgidas en contacto con sus vecinos ms cercanos.

Densidad: A partir de las caractersticas de la red, puede obtenerse la densidad terica del material que conforma la red mediante la siguiente expresin.

Donde es la densidad, NA el nmero de Avogadro y m la masa atmica.

Volumen de la celda unitaria primitiva: Toda celda unitaria tiene el mismo volumen representado por la siguiente frmula. Donde a son los vectores de la base de la red.

9. - Qu es la red cristalina?

La red cristalina es una abstraccin del contenido material de este medio cristalino, y el tratarlo nicamente en funcin de las traslaciones presentes constituye la esencia de la teora de las redes cristalinas.

En la red cristalina todos los puntos, nudos, tienen exactamente los mismos alrededores y son idnticos en posicin con relacin al patrn o motivo que se repite. Este motivo es una constante del cristal ya que constituye el contenido material, es decir, su naturaleza atmica, de manera que red x motivo = cristal.

En esta red espacial existe una porcin del espacio cristalino, denominado celda unidad, el cual repetido por traslacin y adosado desde un punto reticular a otro engendra todo el retculo. De esta manera, conociendo la disposicin exacta de los tomos dentro de la celdilla unidad, conocemos la disposicin atmica de todo el cristal.

10 Establezca diferencias entre los catorce tipos de redes cristalinasUna de las diferencias sera el tipo de unin entre estructuras, sus diferentes formas, y el ngulo que forman entre ellas:

Sistema cristalinoRedes de Bravais

triclnicoP

monoclnicoPC

ortormbicoPCIF

tetragonalPI

rombodrico(trigonal)P

hexagonalP

cbicoPIF