ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS. TIPOS DE SÓLIDOS Sólidos cristalinos Los átomos, iones o moléculas...

ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOSESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS

TIPOS DE SÓLIDOSTIPOS DE SÓLIDOS

Sólidos cristalinos

Los átomos, iones o moléculas se empaquetan en un arreglo ordenado

Sólidos covalentes ( diamante, cristales de cuarzo), sólidos metálicos, sólidos iónicos.

Sólidos amorfos

No presentan estructuras ordenadasVidrio y hule

SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOS

Estructura de los sólidos cristalinos

Celda unitariaEs la unidad estructural de un sólido cristalino. Mínima unidad que da toda la información acerca de la estructura de un cristal

Estructura de los sólidos cristalinos

Celda unitaria



La estructura del sólido cristalino se representa mediante la repetición de la celda unidad en las tres direcciones del espacio

Celda unidad

Translación eje y

Translación eje X

Translación eje Z

Sistemascúbico a = b = c =90ºtetragonal a = b c =90ºortorrómbico a b c =90ºmonoclínico a b c =90º 90ºtriclínico a b c 90ºhexagonal a = b c 90º =120ºromboédrico a = b = c 90º

SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOSTipos de celdas unitarias


Empaquetamientos de esferas

Las esferas se empacan de forma distinta. Cada arreglo distinto presenta un número de coordinación

Empaquetamiento no compacto

– Celda unitaria Celda cúbica simple

– Celda unitaria Celda cúbica centrada en el cuerpo

Empaquetamiento compacto

– Celda unitaria Celda cúbica centrada en las caras (ABC)

– Celda unitaria Celda hexagonal compacta (ABA)


Celda cúbica simple (sc)

Ejemplos : α-Po, Hg


Celda cúbica simple (sc)

a

r


Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)

Ejemplos: Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba


Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o

N º d e c o o r d i n a c i ó n : 8

Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 1 c e n t r o = 2

R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l r a d i o d e l á t o m o :

4

a 3r

E f i c a c i a d e l e m p a q u e t a m i e n t o : 6 8 %

C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o ( B C C ) : F e , C r , M o , W , T a , B a .

68.0

8

3

)3

r4(

r342

a

r342

V

V3

3

3

3

celda

ocupado

C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o

N º d e c o o r d i n a c i ó n : 8

Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 1 c e n t r o = 2

R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l r a d i o d e l á t o m o :

4

a 3r


C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o ( B C C ) : F e , C r , M o , W , T a , B a .

b 2 = a 2 + a 2 c 2 = a 2 + b 2 = 3 a 2 c = 4 r = ( 3 a 2 ) 1 / 2

68.0

8

3

)3

r4(

r342

a

r342

V

V3

3

3

3

celda

ocupado

a

c

b


Celda cúbica centrada en las caras (fcc)

Ejemplos: NaCl



a

4r

C ú b i c a c e n t r a d a e n l a s c a r a s ( F . C . C . ) :

N º d e c o o r d i n a c i ó n : 1 2

Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 6 c a r a s * 1 / 2 = 4

R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l

r a d i o d e l á t o m o : ( 4 r ) 2 = a 2 + a 2


C o b r e

74.0

2

r4r34

a

r344

V

V

2/1

3

3

3

celda

ocupado


Celda cúbica centrada en las caras (fcc) (Empaquetamiento compacto ABC)



Ejemplos: NaCl



a

4r

C ú b i c a c e n t r a d a e n l a s c a r a s ( F . C . C . ) :

N º d e c o o r d i n a c i ó n : 1 2

Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 6 c a r a s * 1 / 2 = 4

R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l

r a d i o d e l á t o m o : ( 4 r ) 2 = a 2 + a 2


C o b r e

74.0

2

r4r34

a

r344

V

V

2/1

3

3

3

celda

ocupado

Hueco tetraédrico

Hueco octaédrico


Celda hexagonal compacta (hc) (Empaquetamiento compacto ABA)


Celda hexagonal compacta (hc)

Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd, Ti


Celda hexagonal compacta (hc)

Hexagonal (h.c.):

Nº de coordinación:12

Átomos por celda: 2

Para el hexágono (3celdas):

12 vérticesx1/6 +2 carasx1/2 +3centro=6átomos

Eficacia del empaquetamiento: 74%

Parámetros: a = ancho del hexágono

c= altura; distancia entre dos planos

razon axial c/a para esferas en contacto=1.633

Be c/a = 1.58

Cd c/a = 1.88

Hexagonal compacta (h.c): Be, Mg, Zn, Cd, Ti

c

a

Hexagonal (h.c.):

Nº de coordinación:12

Átomos por celda: 2

Para el hexágono (3celdas):

12 vérticesx1/6 +2 carasx1/2 +3centro=6átomos

Eficacia del empaquetamiento: 74%

Parámetros: a = ancho del hexágono

c= altura; distancia entre dos planos

razon axial c/a para esferas en contacto=1.633

Be c/a = 1.58

Cd c/a = 1.88

Hexagonal compacta (h.c): Be, Mg, Zn, Cd, Ti


Tipos de cristales

Cristales iónicosCaracterísticas

– La cohesión se debe a enlaces iónicos (50-100 kJ/mol)

– Formados por especies cargadas

– Aniones y cationes de distinto tamañoPropiedades

– Duros y quebradizos

– Puntos de fusión altos

– En estado líquido y fundido son buenos conductores de la electricidad

Ejemplos

– NaCl, Al2O3, BaCl2, sales y silicatos

SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales

Cristales covalentesCaracterísticas

– La cohesión cristalina se debe únicamente a enlaces covalentes (100-1000 kJ/mol)

Propiedades

– Duros e incompresibles

– Malos conductores eléctricos y del calorEjemplos

– 2 alótropos de carbón (Cgrafito y Cdiamante, cuarzo (SiO2)

SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales

Cristales covalentes– 2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante


Tipos de cristales

Cristales molecularesCaracterísticas

– Formados por moléculas

– Unidos por fuerzas de Vas der Waals (1 kJ/mol) o enlaces por puentes de H

Propiedades

– Blandos, compresibles y deformables

– Puntos de fusión bajos

– Malos conductores del calor y electricidadEjemplos

– SO2, I2, H2O(s)


Tipos de cristales

Cristales metálicosCaracterísticas

– Cada punto reticular está formado por un átomo de un metal

– Los electrones se encuentran deslocalizados en todo el cristal

Propiedades

– Resistentes debido a la deslocalización

– Debido a la movilidad de los electrones, buenos conductores de la electricidad

Ejemplos

– Ca, Na, Li

SÓLIDOS AMORFOSSÓLIDOS AMORFOS

Los átomos o moléculas que lo forman no se encuentran en posiciones fijas del cristal y por tanto, carecen de una distribución tridimensional regular

VidrioProducto de fusión de materiales inorgánicos que se han enfriado a un estado sólidos sin cristalizar

Sus principales componentes son

– SiO2, NaO2 y B2O3 fundidos

El color del vidrio es debido a la presencia de iones metálicos

– Fe2O3, CuO color verde

– UO2 color amarillo

– CoO, CuO color azul

– Au y Cu color rojo

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