8/16/2019 Presión de Sólidos

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Presión de Sólidos

Estructura de los sólidos

Cuando un líquido se enfría a una temperatura suficientemente baja se solidifica (se convierteen sólido).

Casi todos los sólidos se encuentran como cristales en virtud de la agrupación ordenada de losiones, átomos o moléculas que los compone. La disposición ordenada de las partículas serefleja en el aspecto geométrico regular de su eterior, como consecuencia de su colocación,en los puntos principales de poliedros regulares.

!a" sólidos sin formas geométricas regulares# se les llama vidrios " son líquidossobreenfriados. La cristalografíaestudia las estructuras cristalinas " sus propiedades. Lastécnicas cristalográficas $an mostrado que a causa de la distribución espacial de suspartículas, los cristales pueden tener diferentes valores para propiedades direccionales, comoel índice de refracción de la lu%. &ste fenómeno se llama anisotropía# los cristales en los que no

cambian las propiedades direccionales, se llaman isótropos, los otros anisótropos. La retículacristalina de la ma"oría de los elementos sólidos, está formada por átomos. Los nodos de laretícula cristalina de las substancias conductoras de la electricidad, como el cloruro de sodio "sulfato de sodio, están formados por iones mantenidos en el cristal por interacciones eléctricas.Los nodos de la retícula cristalina de las substancias que no conducen la electricidad, como lasacarosa " la ma"oría de los compuestos orgánicos, están formados por moléculas. La celdaelemental es la porción rnínima de una retícula cristalina que muestra la simetría de todo elconjunto de puntos espacio (iones, átomos o rnoléculas) que forman el cristal " si se despla%andistancias iguales a sus dimensiones " en varias direcciones, generan la retícula cristalina total.

Los átomos, iones " moléculas de los sólidos tienen mu" poca libertad de movimiento, "a quelas atracciones interatómicas, iónicas " moleculares casi anulan la energía cinética detranslación de estas partículas# esta energía sólo se manifiesta como energía vibratoria, con laspartículas del sólido vibrando en puntos fijos.

Los cristales pueden pertenecer a cualquiera de los siguientes sistemas cristalinos' (ig. *+)(1) cúbico, con tres ejes iguales " perpendiculares entre sí# (2) tetragonal , sólo dos ejes de iguallongitud e intersecándose en ángulos rectos# (3) hexagonal  tres ejes de igual longitudcolocados en un solo plano intersecándose en ángulos de - " un cuarto eje de diferentelongitud " perpendicular a los otros tres# (4) rómbico u ortogonal # tres ejes de longitud desigual,dos de los cuales se intersecan en ángulos rectos# (5) monoclínico, con tres ejes desiguales,dos oblícuos entre sí# (6) triclínico, tres ejes de diferente longitud, todos ellos oblícuos entre sí.

La posición de un plano en el espacio puede representarse por tres puntos en un sistema decoordenadas con ejes  x , " y  z. &s posible determinar la cara de un cristal observando sus

puntos de intersección con los tres ejes. /in embargo, en cristalografía, se acostumbra definir las caras cristalinas en función de los índices de Miller 

/i las unidades de distancia a lo largo de los ejes  x , " y  z , sonllamadas a, b " c  respectivamente, los índices de 0iller son las recíprocas de las interseccionesepresadas como una relación de n1meros enteros peque2os.

/i un plano es paralelo a un eje, intersecará ese eje en el infinito " el índice de 0iller es cero.3or ejemplo' si un plano corta a los ejes  x , y  " z  en 4, + " 5 respectivamente, las recíprocasson, 5, + " 4 respectivamente " los índices de 0iller son +, 4 " 6. Los planos que cortanel eje de las  x  en a o alg1n m1ltiplo entero de a " que son paralelos a los ejes " " % tieneníndices de 0iller de uno, cero, cero# llamándoseles planos +--. Los ejes " " en a o alg1nm1ltiplo entero de a " que son paralelos al eje de los % tienen índices de 0iller de uno, uno "cero# llamándoseles planos ++-. Los planos que cortan los ejes " " % en a o alg1n m1ltiploentero de a tienen índices de 0iller de uno, uno " uno# llamándoseles planos +++.

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Los símbolos d100, d110 " d111 indican las distancias entre dos planosad"acentes 100, 110 " 111 respectivamente. &sto se observa más claramente en la ig. *4,que representa los planos +--, ++- " +++ en una retícula c1bica simple.Con base enargumentos geométricos se puede demostrar que las relaciones de d+--, d++-, d+++características de las diversas retículas c1bicas son'

tipo de retícula d+-- d++- d+++

c1bica simple 1 ' (0.707) ' (0.578 )

c1bica centrada en la cara 1 ' (0.707) ' (1.155 )

c1bica centrada en el cuerpo 1 # (1.-114) ' (0.578 )

&n el sistema c1bico se distinguen tres tipos de celdas elementales (ig. *7)' (a) c1bico simple(una partícula en cada vértice)# (b) c1bico centrado en el cuerpo (una partícula en cada vértice" otra en el centro) " (c) centrado en las caras (una partícula en cada vértice " una partícula enel centro de cada cara del cubo).

&n el sistema $eagonal el tipo más com1n es el $eagonal compacto' una partícula en cadavértice, una partícula en el centro de cada cara $eagonal " una partícula en el centro de trescaras laterales alternas (ig. *7).

!a" substancias que pueden cristali%ar en dos o más sistemas " el fenómeno sellama  polimorfismo v.gr.' el a%ufre, que forma cristales rómbicos " monoclínicos# el carbono, queforma cristales como los del diamante " los del grafito. 8tras substancias no tan sólo cristali%anen el mismo sistema, sino que me%cladas en cualquier proporción pueden formar cristalesmitos (disoluciones sólidas) " el fenómeno se llama isomorfismo 8bservacioneseperimentales condujeron a la ley  del  isomorfismo de 0itsc$erlic$ (+9+9) que se $a utili%adopara algunos pesos atómicos.

Las retículas cristalinas se comportan con los ra"os : (energía radiante de +; de longitud deonda) " los electrones, como retículas de difracción. Los espectros de difracción obtenidos $anpermitido, mediante laboriosos cálculos, verificar las estructuras cristalinas# las distancias entrelos centros de partículas colocadas en los

nodos del retículo cristalino# los diámetros de átomos " iones, el tipo de retícula cristalina, etc.

La ley  de Bragg establece la relación entre la longitud de onda ( ) de la radiación utili%ada# ( )

la distancia entre dos planos cristalinos contiguos# ( ) el ángulo entre el plano cristalino " elra"o difractado, " n un n1mero entero llamado orden de refleión, que depende de si larefleión es producida por partículas colocadas entre el primero " segundo plano, el segundo "el tercero, etc. (ig. *6). L a intensidad de la radiación difractada va disminu"endo al ser más

profundo el plano difractante.

Ejemlo 1

&n un cristal formado por átomos esféricos rígidos que se se tocan dentro del retículo cristalino,encontrar cuantos $a" en una celda elemental del sistema c1bico sencillo.

!esuesta

/uponiendo que cada esfera (representando un átomo) tiene su centro locali%ado en el vérticede un cubo, sólo tendrá +

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#emeratura $%.

ig. = > Curvas de presión de vapor.

&n la ig. * se tiene un diagrama de equilibrio más amplio. &ste diagrama representa elequilibrio entre las tres fases del agua. Las líneas sobre el diagrama representan el equilibrioentre estados. &l punto ? es el llamado  puntotriple, " representa el 1nico conjunto decondiciones en los que pueden coeistir en equilibrio los estados sólido, líquido " gaseoso. Lalínea  AB representa el equilibrio entre líquido " vapor# el punto B corresponde al punto deebullición normal del agua. La línea  AC   representa el equilibrio entre sólido " líquido. Lalínea  AD es la curva de presión de vapor para el agua sobrenfriada. La línea  AE  representa elequilibrio sólido*vapor.