Estado solido

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    07-Jan-2017
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estado slido

Alumnos:

Temas:-Estado Slido1. Geometras Moleculares: RTECV.2. Orbitales Hbridos.3. Enlace Metlico y Elementos Semiconductores.4. Teora de las Bandas.5. Clasificacin en base a su Conductividad Elctrica.6. Estado slido (Cristalino).7. Concepto y caracterizacin de Sistemas Cristalinos.8. Anisotropa.9. Defectos Cristalinos y consecuencias en Propiedades Microscpicas.

Materia: Qumica

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Fecha de entrega: Estado slido

Los lquidos, al igual que los slidos, tienenvolumen constante. En los lquidos las partculas estn unidas por unasfuerzas de atraccin menores que en los slidos, por esta razn las partculas de un lquido pueden trasladarse con libertad. El nmero de partculas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas.As se explica que los lquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. Tambin se explican propiedades como lafluidezo laviscosidad.En los lquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partculas que, como si fueran una, se mueven al unsono. Al aumentar latemperaturaaumenta la movilidad de las partculas (su energa).Lafsica del estado slido, rama de lafsica de la materia condensada, trata sobre el estudio de lamateriargida, oslidos. Estudia las propiedades fsicas de los materiales slidos utilizando disciplinas tales como lamecnica cuntica, lacristalografa, elelectromagnetismoy lametalurgia fsica. Forma la base terica de laciencia de materialesy su desarrollo ha sido fundamental en el campo de las aplicaciones tecnolgicas de microelectrnica al posibilitar el desarrollo detransistoresy materialessemiconductores.*La mayor parte de la investigacin en la teora de la fsica de estado slido se centra en loscristales, en gran parte porque la periodicidad de lostomosen un cristal, su caracterstica definitoria, facilita el modelado matemtico, y tambin porque los materiales cristalinos tienen a menudo caractersticaselctricas,magnticas,pticas, omecnicasque pueden ser explotadas para los propsitos de laingeniera.El marco de la mayora de la teora en la fsica de estado slido es laformulacin (de la onda) de Schrdingerde lamecnica cunticanorelativista. Un importante punto de partida para mucho anlisis es elteorema de Bloch, que caracteriza lasfunciones de ondadeelectronesen unpotencialperidico. Puesto que el teorema de Bloch se aplica solamente a los potenciales peridicos, y puesto que los incesantes movimientos al azar de los tomos en un cristal interrumpen la periodicidad, este uso del teorema de Bloch es solamente una aproximacin, pero ha demostrado ser una aproximacin enormemente valiosa, sin la cual la mayora del anlisis de la fsica de estado slido seran insuperables. Las desviaciones de la periodicidad son tratadas por lateora de perturbacionesde la mecnica cuntica.

Estructuras moleculares: Modelo VSPR (RPECV)

Este mtodo es una extensin lgica de lateora de Lewisdelenlace covalente, est basado en un fundamento sencillo y fue propuesto por Sidgwick y Powell en 1940, y perfeccionado por Guillespie y Nyholm en 1957.El mtodo RPECV se limita a considerar las interacciones electrnicas, seanenlazantesoantienlazantes, presentes en la capa de valencia de un tomo dentro de la molcula prescindiendo de consideraciones mecanocunticas.Se denominanbloques electrnicosa los conjuntos de electrones que se mueven de manera solidaria bajo el efecto de las repulsiones elctricas en el entorno del tomocentralde la molcula. Un bloque electrnico puede estar constituido por uno de los siguientes sistemas: pareja enlazante, pareja no enlazante, enlace doble y enlace triple.El estudio se realiza en torno a un tomo central que enlazar dos o ms tomosperifricoso ligandos. Primeramente se simplificar la cuestin limitndose a los casos en los que el tomo central soporte dos, tres o cuatro bloques electrnicos. Los bloques electrnicos se sitan a una distancia constante del tomo central, disponindose en una superficie esfrica equipotencial lo ms separados posibles, de modo que la repulsin mutua le lleve a una situacin de mnima energa.En el caso de dos bloques de repulsin estos ocuparan los extremos de un dimetro, tres bloques se dispondrn en los vrtices de un tringulo equiltero inscrito en un crculo mximo y cuatro bloques se situarn en los vrtices de un tetraedro regular.Teniendo en cuenta esto, la geometra molecular depender del nmero de tomos perifricos presentes en cada caso, as tenemos que la geometra molecular con:a) Dos bloques electrnicosEn este caso slo se pueden considerar molculas triatmicas, pues no tiene sentido cuestionar la geometra de una molcula diatmica. Debido a que los bloques electrnicos se colocan en los extremos de un dimetro, y como detrs de cada bloque electrnico hay un tomo perifrico, la molcula tendr geometralineal. Ejemplo de esta geometra es el dixido de carbono, donde cadaenlace dobleconstituye un bloque electrnico.b) Tres bloque electrnicosEn este caso tenemos dos posibilidades:1. Molculas triatmicas. Dos bloques tienen que ser enlazantes y el tercero no enlazante. Los tomos perifricos ocupan los vrtices de un tringulo equiltero y forman con el tomo central una estructuraangular. Ejemplo de esta geometra la tenemos en el dixido de azufre (), que tiene una pareja no enlazante y dos dobles enlaces.2. Molculas tetra atmicas: los tres bloques electrnicos son enlazantes, por lo que los cuatro tomos se disponen en un plano, ocupando, respectivamente, el centro y los vrtices de un tringulo equiltero. La geometra en este caso es plana. Un ejemplo de la misma la tenemos en el trifluoruro de boroc) Cuatro bloques electrnicosEn este caso se pueden distinguir tres posibilidades:1. Molculas penta atmicas: los cuatro bloques son enlazantes y los lingandos se disponen en los vrtices de un tetra edro regular. La geometra es pues tetradrica. La molcula de metanoes un ejemplo caracterstico de esta geometra.2. Molculas tetra atmicas: uno de los vrtices es ocupado por una pareja no enlazante y los otros tres por ligandos. El resultado es una molcula con geometrapiramidal triangular. Un ejemplo tpico de esta geometra es la que posee la molcula de amoniaco ().3. Molculas triatmicas: dos vrtices estn ocupados por parejas enlazantes y otros dos por ligandos, dando como resultado una molcula que esangular. El ejemplo ms notable de esta geometra es la de la molcula de agua ().d) Cinco o ms bloques electrnicosExisten molculas con cinco o ms bloques electrnicos, aunque son menos abundantes y su geometra es algo ms complicada. La disposicin de cinco cargas elctricas en torno a un ncleo no tiene una nica solucin sino dos, con energa diferenciadas. Un ejemplo interesante de molculas con seis pares de electrones enlazantes, las cuales disponen sus tomos perifricos en los vrtices de unoctaedro regular, tal como ocurre en la molcula de hexa fluoruro de azufre, ().Capa de valencia:Es la capa externa de cada tomo. Contienen los electrones responsables del enlace.

Explica la distribucin geomtrica de los pares electrnicos que rodean al tomo central en trminos de la repulsin electrosttica entre dichos pares electrnicos

Reglas generales para aplicar el modelo RPECVLos dobles y triples enlaces se consideran como sencillos Si existen varias estructuras resonantes el modelo se aplica a una de ellas. El sistema tiende a adoptar la mayor simetra posible. Molculas en las que el tomo central no tiene pares de electrones libres

Molculas en las que el tomo central tiene pares de electrones libres (PL) y pares de electrones de enlace (PE)

RBITALES HBRIDOS

La hibridacin no se aplica a tomos aislados. Es un modelo terico que solo se utiliza para explicar el enlace covalente. Es la mezcla de, por lo menos, dos orbtales atmicos no equivalentes, por ejemplo, orbtales s y p. Un orbital hbrido no es un orbital puro. Los orbitales hbridos y los orbitales atmicos puros tienen formas muy diferentes. El nmero de orbitales hbridos generados es igual al nmero de orbitales atmicos puros que participan en el proceso de hibridacin.Enlace Covalente: Son las fuerzas que mantienen unidos entre s lostomos no metlicos(los elementos situados a la derecha en la tabla peridica Oxgeno(O), Flor (F)) Estos tomos tienen muchos electrones en su nivel ms externo y tienen tendencia a ganar electrones ms que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructura electrnica de gas noble. Por tanto, los tomos no metlicos no pueden cederse electrones entre s para formar iones de signo opuesto.

El orbital hbrido es aquel orbital atmico que perteneciendo a un nivel de energa, tiene la capacidad de mezclarse con otro, cuando uno de sus electrones describe una rbita, tanto dentro del campo perteneciente a un orbital, como a otro orbital. Se obtienen cuando dos o ms orbitales no equivalentes del mismo tomo se combinan preparndose para la formacin del enlace covalente.Niveles de energa: En un tomo, los electrones estn girando alrededor del ncleo formando capas. En cada una de ellas, la energa que posee el electrn es distinta. En las capas muy prximas al ncleo, la fuerza de atraccin entre ste y los electrones es muy fuerte, por lo que estarn fuertemente ligados. En las capas alejadas, los electrones se encuentran dbilmente ligados, por lo que resultar ms fcil realizar intercambios electrnicos en las ltimas capas.

TEORIA DE LA HIBRIDACIN En el momento de combinarse los tomos alcanzan un estado de excitacin como consecuencia de la energa que ganan. En tal estado algunos electrones saltan de un orbital inferior a uno superior. (Teora de Pauling). La hibridacin es el termino que se utiliza para explicar la mezcla de orbitales atmicos en un tomo (por lo general el tomo central), para generar un conjunto de orbitales hbridos