Resumen solidos

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Ledezma 1

Tecnológico de Monterrey

Edgar Ledezma Zavala. 811157

Blanca Esthela Rodríguez E.

Q1001.27 Química

19 de Septiembre de 2011

Sólidos.

Los sólidos se dividen en dos categorías: cristalinos y amorfos.

11.4 Estructura cristalina.

Sólidos que poseen un ordenamiento estricto y regular, es decir, sus átomos,

moléculas o iones ocupan posiciones específicas. Gracias a esta forma de distribución

de las partículas en el sólido cristalino, las fuerzas de atracción son máximas. Estas

fuerzas pueden ser: iónicas, covalentes, de van del Waals, de puentes de hidrogeno o

una combinación de todas ellas.

Celda unitaria.

Una celda unitaria es la unidad estructural básica que se repite en un sólido cristalino.

Cada esfera representa un átomo, ion o molécula y se determina punto reticular. Cada

sólido cristalino se representa con uno de los siete tipos de celdas unitarias, las cuales

se resumen en la siguiente imagen.

Imagen 11.1



Ledezma 2

Red cristalina o estructura reticular.

Se forman al reproducir en el espacio tridimensional a cualquiera de las celdas unitarias

de un sólido cristalino. La estructura tridimensional se genera al colocar una capa

encima y otra debajo de esta capa, de tal manera que las esferas de una capa cubren

totalmente las esferas de la capa inferior.

Tipos de empaquetamiento.

Existen diversas maneras en que se pueden empacar varias esferas idénticas. La

manera en que las esferas se acomoden en capas, determina el tipo de celda unitaria

final. Estos tipos de empaquetamiento pueden ser: simple, centrado en el cuerpo,

centrado en las caras, o centrado en dos caras.

Siete sistemas cristalinos.

Existen siete sistemas cristalinos, determinados por el tipo de celda unitaria que la

forma, estas pueden ser: cúbica, tetragonal, ortorrómbica, romboédrica, monoclínica,

triclínica o hexagonal.

11.5 Difracción de rayos X de estructuras cristalinas.

La difracción de rayos X se refiere a la dispersión de los rayos X debido a las unidades

de un sólido cristalino.

En 1912, el físico alemán Max von Laue sugirió correctamente que debido a que la

longitud de onda de los rayos X es comparable con la magnitud de las distancias que

hay entre los puntos reticulares de un cristal, la red sería capaz de difractar los rayos X,

generando un patrón de difracción, consecuente de las interferencias en las ondas

asociadas a los rayos X. Gracias a los patrones de dispersión (o difracción) ha sido

posible estudiar y conocer a las estructuras cristalinas, pues permiten deducir el

ordenamiento de las partículas en la red solida.

La ecuación de Bragg (en honor a William H Bragg y sir William L. Gragg) permite

analizar estos patrones. Donde θ es el ángulo entre los rayos X y el plano del cristal, y

d es la distancia entre planos adyacentes.



Ledezma 3

La técnica de difracción de rayos X es el método más exacto para determinar las

distancias y los ángulos de enlace de las moléculas en estado sólido. A partir de los

patrones de dispersión, se puede construir un mapa de contorno de densidad

electrónica que indica las densidades electrónicas relativas en distintas posiciones de

las moléculas, Las densidades son máximas cerca del centro del átomo. De esta forma

es posible determinar las posiciones de los núcleos, y por consiguiente, los parámetros

geométricos de la molécula.

11.6 Tipos de cristales.

Cristales iónicos.

Tienen dos características importantes: están formados de especies cargadas; y, los

aniones y los cationes suelen ser de distinto tamaño. No es posible medir el radio de un

ion individual, debido a que el radio de un ion en realidad varía ligeramente de un

compuesto a otro.

La mayor parte de los cristales iónicos tienen puntos de ebullición elevados, lo cual

refleja la gran fuerza de cohesión que mantiene juntos a los iones. La estabilidad de los

cristales iónicos depende en parte de la energía reticular; cuanto mayor sea ésta

energía, más estable es el compuesto. Estos sólidos no conducen electricidad debido a

que los iones están en una posición fija. Sin embargo en el estado fundido o disueltos

en agua, los iones se mueven libremente y el liquido conduce electricidad.

Cristales covalentes.

Los átomos de los cristales covalentes se mantienen unidos en una red tridimiensional

únicamente por enlaces covalentes. Comparten características de los cristales iónicoscomo la dureza, punto de fusión alto, y que son malos conductores del calor y la

electricidad.

Cristales moleculares.



Ledezma 4

En un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por moléculas que se

mantienen unidas por fuerzas de van del Waals (interacción dipolo-dipolo) y de puentes

de hidrogeno.

Con excepción del hielo, las moléculas de los cristales moleculares suelen empacarse

juntas como su tamaño y forma lo permitan. Debido a que las fuerzas de van der Waals

y los puentes de hidrogeno son más débiles que los enlaces iónicos y covalentes, los

cristales moleculares son más quebradizos que los cristales covalentes o iónicos. La

mayoría de los cristales moleculares se funden a temperaturas menores de 100°C.

Cristales metálicos.

Su estructura es la más simple, cada punto reticular del cristal está ocupado por un

átomo del mismo metal. Por lo regular tienen una estructura cúbica centrada en el

cuerpo o centrada en las caras; también pueden ser hexagonales de empaquetamiento

compacto, por lo que suelen ser muy densos.

En un metal, los electrones de enlace están deslocalizados en todo el cristal. La gran

fuerza de cohesión debida a la deslocalización electrónica es la que le confiere la

resistencia al metal. La movilidad de los electrones deslocalizados hace que los

metales sean buenos conductores de calor y electricidad.

Tipos de cristales y propiedades generales

Tipo de

cristal

Fuerza(s) que mantiene

unidas a las unidades

Propiedades generales Ejemplos

Iónica Atracción electrostática Duro, quebradizo, punto de

fusión alto, mal conductor del

calor y la electricidad

NaCl, LiF, MgO, CaCO3

Covalente Enlace covalente Duro, punto de fusión alto, mal

conductor del calor y la

electricidad

C (diamante)+, SiO2

(cuarzo)

Molecular* Fuerzas de dispersión,fuerzas dipolo-dipolo,

puentes de hidrogeno

Suave, punto de fusión bajo,mal conductor de la

electricidad

Ar, CO2, I2, H2O,C12H22O11 (sacarosa)

Metálico Enlace metálico Suave a duro, punto de fusión

bajo a alto, buen conductor del

calor y la electricidad

Todos los elementos

metálicos: por ejemplo,

Na, Mg, Fe, Cu

*En esta categoría se incluyen los cristales compuestos por átomos individuales.

+El diamante es un buen conductor térmico.



Ledezma 5

11.7 Sólidos amorfos.

Los sólidos son más estables cuando están en forma cristalina. Sin embargo, si un

sólidos se forma con rapidez (por ejemplo, cuando un líquido se enfría muy rápido), sus

átomos o moléculas no tienen tiempo de alinearse por sí mismos y pueden quedar fijos

en posiciones distintas a las de un cristal ordenado. Los sólidos formados de esta

manera se conocen como sólidos amorfos , y carecen de una distribución tridimensional

regular de átomos. (Ejemplo:Vidrio).

Works Cited

Chang, Raymond. "Quimica / Raymond Chang." Chang, Raymond. Química / Raymond Chang. México:

McGraw-Hill/Educación, 2010. 400-500.

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