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Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2004

SÓLIDOS INORGÁNICOSTema 6. FundamentosTema 7. Sólidos metálicosTema 8. Sólidos iónicosTema 9. Sólidos covalentesTema 10. Sólidos molecularesTema 11. Defectos y no-estequiometríaTema 12. Propiedades físicas de los sólidos

Casabó, J., Estructura atómica y enlace químico. Reverté, Barcelona, 1996.Callister, W. D., Materials science and engineering. An introduction. 3ª Ed., JohnWiley and Sons, Nueva York, 1994.Smart, L., Moore, E., Química del estado sólido. Una introducción. Addison-WesleyIberoamericana, Wilmington, 1995.Shriver, D. F., Atkins, P. W., Inorganic chemistry. 3ª Ed., Oxford University Press, Oxford, 1999.Douglas, B. E., McDaniel, D. H., Alexander, J. J., Concepts and models in inorganic chemistry. 3ªEd., John Wiley & Sons, Nueva York, 1994.


Tema 6. FUNDAMENTOSTipos de sólidos.Estructura cristalina. Difracción de rayos X.Redes y celda unidad. Redes de Bravais.Contenido de la celda unidad.Número de coordinación.

http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Strucsol.html

http://www.univ-lemans.fr:80/enseignements/chimie/01/theme0.htmlhttp://dept.physics.upenn.edu/~heiney/talks/hires/hires.html

http://neon.mems.cmu.edu/degraef/pg/pg_gif.html

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Tipos de sólidos

Sólidos metálicosLos metales y las aleaciones son sistemas sólidos integrados por átomos unidos por fuerzas de enlace metálico.

Sólidos iónicosSon sólidos constituidos por aniones y cationes que se mantienen unidos entre sí mediante fuerzas electrostáticas.

Sólidos covalentesSon sólidos con un ordenamiento tridimensional en el que existen enlaces covalentes entre todas las unidades estructurales.

Sólidos molecularesSon sólidos formados por moléculas que se mantienen unidas entre sí mediante fuerzas intermoleculares.

Sólidos cristalinoEs un ordenamiento de átomos, iones o moléculas que se unen entre sí mediante las fuerzas de cohesión correspondiente, según un modelo regular repetitivo.


Importancia tecnológica de los sólidosApariencia• Piedras preciosas y

semipreciosas Propiedades mecánicas• Metales / aleaciones• Cemento / Hormigón• Cerámicas• Lubricantes• Abrasivos

Propiedades eléctricas• Conductores metálicos• Semiconductores• Superconductores• Electrolitos• Piezoeléctricos

Propiedades magnéticas• Tecnología de grabación

Propiedades ópticas• Pigmentos• Fósforos• Láseres• Dobladores de frecuencia

de la luzCatalizadores• Zeolitas

Sensores• Sensores de oxígeno

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Estructura cristalina

Difracción de rayos XSe basa en la dispersión de los rayos X por los electrones de un sólido. Los cristales sirven de eficaces mallas de difracción para los rayos X.

Ley de Bragg2d sen θ = nλ

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Redes y celda unidad (1)Red cristalina es un ordenamiento infinito de puntos en el espacio, en el que cada punto tiene idéntico entorno.Estructura cristalina es el ordenamiento periódico de átomos en un cristal.Cada cristal deriva de un bloque de construcción básico (“ladrillo”) que se repite en todas las direcciones del espacio. Este bloque de construcción se denomina celda unidad.

http://www.kings.edu/~chemlab/vrml/index.html


Redes y celda unidad (2)Red monodimensionalEs un conjunto de objetos espaciados de manera uniforme. La celda unidad de una red monodimensional viene determinada por un único parámetro, a.

aRed

Estructura cristalina

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Redes y celda unidad (3)Redes bidimensionales (2D)Las redes bidimensionales son 5 (17 grupos espaciales).Los parámetros que definen la celda unidad de una red bidimensional son dos distancias (a, b) y un ángulo (γ).

cuadradaa = bγ = 90°p4, p4mm, p4gm

hexagonala = bγ = 120°p3, p3m1, p31m, p6, p6mm

rectangulara ≠ bγ = 90°pm, pg, p2mm, p2mg, p2gg

rectangularcentradaa ≠ bγ = 90°c2mm, cm

oblícuaa ≠ bγ ≠ 90°p1, p2

http://web.inter.nl.net/hcc/Hans.Kuiper/17system.htm

http://jcrystal.com/steffenweber/JAVA/jwallpaper/J2DSPG.htmlhttp://www.iucr.ac.uk/iucr-top/comm/cteach/pamphlets/14/14.html


Redes tridimensionales (3D)Las redes tridimensionales se forman por repetición en las tres direcciones del espacio de una celda unidad que es un paralelepípedo definido por tres distancias (a, b, c) y tres ángulos (α, β, γ).

Primitiva: P Centrada en el cuerpo: I

Centrada en dos caras: A, B, C

centrada en las caras: F

Redes y celda unidad (4)

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Sistemas cristalinosSistema Celda unidad Requisitos de simetría

Triclínico a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Ninguno

Monoclínico a ≠ b ≠ c α = γ = 90º ≠ β

Un eje binario o un plano de simetría

Ortorrómbico a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90º

Tres ejes binarios o tres planos perpendiculares entre sí

Tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90º

Un eje de rotación cuaternario o un cuaternario impropio

Trigonal a = b = c α = β = γ ≠ 90º

Un eje de rotación ternario

Hexagonal a = b ≠ c α = β = 90º; γ = 120º

Un eje de rotación senario o un senario impropio

Cúbico a = b = c α = β = γ = 90º

Cuatro ejes de rotación ternarios a 109.49º entre sí

International Tables for Crystallography, vol A

Tipos de celda unidad


Cúbico Tetragonal Ortorrómbico Monoclínico Triclínico

P

I

C

F

Hexagonal

R

Redes de Bravais

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Contenido de la celda unidadVértices 8 celdas 1/8Aristas 4 celdas 1/4Caras 2 celdas 1/2Interior 1 celda 1

1/8 átomoen 8 vértices


1 átomoen el centro


1/2 átomoen 6 caras

3D

Vértices 4 celdas 1/4Aristas 2 celdas 1/2Interior 1 celda 1

2D


Número de coordinaciónEs el número de átomos vecinos más proximos que rodean a un determinado átomo.

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Redes 2D

Escher

http://library.thinkquest.org/11750/eschpage/MathClass1.html


http://web.inter.nl.net/hcc/Hans.Kuiper/17system.htm

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