2da parte

TIPOS DE SÓLIDOS CRISTALINOS
IÓNICOS
COVALENTES
MOLECULARES
METÁLICOS
TIPOS DE CRISTALES
CRISTAL
IÓNICO
COVALENTE
FUERZAS
atracción
electrostática
ENLACE
COVALENTE
MOLECULAR
FUERZAS de
dispersión,
dipolo-dipolo, puentes
de hidrógeno
METÁLICO
ENLACE
METÁLICO
PROPIEDADES
duro, quebradizo, p. fusión
elevado, mal conductor de
calor y electricidad
duro, p. fusión elevado, mal
conductor de calor y
electricidad
bajo p. fusión, mal
conductor de calor y
electricidad
blando o duro, bajo o alto p.
fusión, buen conductor de
calor y electricidad
EJEMPLOS
NaCl, LiF, MgO, ZnS,
CaCO3
CaF2, CsCl
C diamante,SiO2
Ar, CO2, I2, H2O,
sacarosa
elementos metálicos
ENERGIA DE UNION. CICLO DE BORN-HABER
La energía de red (reticular) de un cristal es el cambio de
entalpía molar Ho de la conversión de un cristal en sus
iones aislados en fase gaseosa .
Ho = 787 kJ/mol
NaCl(s) → Na+(g) + Cl-(g)
1. Se conoce el calor de formación,
Na(s) + 1/2 Cl2(g)
→ NaCl(s)
Hof = - 410,9 kJ/mol
2. Se generan átomos gaseosos de sodio y cloro a partir de sodio
metálico y rompiendo el enlace de la molécula Cl2
Na(s) → Na(g)
½ Cl2(g) → Cl(g)
Ho = 107,7 kJ/mol (entalpía de sublimación)
H = 121,7 kJ/mol (energía de disociación)
3. Se generan iones gaseosos de sodio y cloro
Na(g) → Na+(g) + eCl(g) + e- →
H = 496 kJ/mol (energía de ionización)
Cl-(g)
H = - 349 kJ/mol (afinidad electrónica)
4. Se combinan las ecuaciones
NaCl(s)
→
Na(s) + 1/2 Cl2(g)
Na(s) → Na(g)
Na(g) → Na+(g) + e
½ Cl2(g) → Cl(g)
Cl(g) + e- →
Cl-(g)
NaCl(s) → Na+(g) + Cl-(g)
CUANTO MAYOR ES LA ENERGÍA RETICULAR
MAYOR ES EL PUNTO DE FUSIÓN DE LOS
SÓLIDOS IÓNICOS
COMPUESTO
EN. RETICULAR (kJ/mol) P. FUSIÓN (OC)
LiF
1017
845
NaCl
788
801
NaBr
736
750
NaI
686
662
TEORÍA DE BANDAS Y CONDUCCIÓN DE LA
ELECTRICIDAD
En los aislantes
Energía de los existe una gran
electrones diferencia de
energía entre las
bandas de valencia
y de conducción
En los semiconductores es
posible que una fracción de
los e- pasen a la banda de
conducción con energía
térmica suficiente.
Los metales
poseen las
bandas
superpuestas
Aislante
LOS RAYOS X SON ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Las ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS
están compuestas por un
campo magnético (H) y un
campo eléctrico (E)
LOS RAYOS X POSEEN   10-10 m (1 Å)
La longitud de onda de los rayos X es comparable a la
separación entre dos partículas de un cristal
DIFRACCIÓN DE RAYOS X
Cuando un haz de Rayos X incide sobre un sólido cuyas
partículas están ordenadas se produce la difracción de los
rayos X
Este es el fenómeno por
el cual los rayos
dispersados por el sólido
están en fase es decir
que coinciden los
máximos y mínimos de la
onda.
La difracción de rayos X se produce cuando
se cumple la Ley de Bragg
La Ley de Bragg establece que para que los rayos
dispersados estén en fase, la distancia recorrida por
los rayos incidentes debe ser un número entero de
la longitud de onda.
2d sen  = n 
d, distancia entre dos planos del cristal
, longitud de onda de los rayos X
, ángulo de incidencia
n = número entero (1)
HUECOS DE LAS ESTRUCTURAS COMPACTAS
CUATRO ÁTOMOS
SEIS ÁTOMOS
RELACIÓN DE NÚMERO DE PARTÍCULAS A
NÚMERO DE HUECOS
SI n ES EL NÚMERO DE PARTÍCULAS QUE FORMAN LAS
ESTRUCTURAS CÚBICA O HEXAGONAL COMPACTAS SE
CUMPLE LA SIGUIENTE RELACIÓN,
n : huecos octaédricos : 2 huecos tetraédricos
La estructura cúbica compacta tiene 4 partículas por lo tanto,
4 partículas : 4 huecos octaédricos : 8 huecos tetraédricos
RELACION DE RADIOS Y NRO. COORDINACIÓN
COMPUESTOS TIPO AX
rCATIÓN/rANIÓN = 0.22 – 0.45
Esta relación de radios da lugar a un empaquetamiento
cúbico compacto del anión donde el catión ocupa los
huecos tetraédricos (nro. Coordinación = 4).
Ej: ZnS
ESTRUCTURA DE LA BLENDA ZnS
Los aniones S2-- forman una estructura cúbica compacta
(ccp) con los cationes Zn2+ ocupando la mitad de los
huecos tetraédricos
r(Zn2+) / r(S2-) = 0.40
Otros compuestos similares: SiC, AgI, CuCl, CdS, HgS
ESTRUCTURA DE LA BLENDA ZnS
rCATIÓN/rANIÓN = 0.41 – 0.73
Esta relación de radios da lugar a un empaquetamiento
cúbico compacto del anión donde el catión ocupa
huecos octaédricos (nro. Coordinación = 6).
Ej: NaCl, halogenuros de Li, Na y K, FeS, NiS.
CLORURO DE SODIO NaCl
Los aniones Cl- forman una estructura cúbica compacta
(ccp) con los cationes Na+ ocupando los huecos
octaédricos
r(Na+) / r(Cl-) = 0.53
Otros compuestos similares: halogenuros de Li, Na y K,
FeS, NiS.
CLORURO DE SODIO
rCATIÓN/rANIÓN = 0.73 - 1
CsCl
Esta relación de radios da
lugar a una coordinación
cúbica para el catión
(número de coordinación
igual a 8).
r(Cs+) / r(Cl-) = 0.92
En el CsCl los Cs+ (rojo)
ocupan los huecos de la
estructura cúbica simple
de iones Cl- (gris).
COMPUESTOS TIPO AX2
rCATIÓN/rANIÓN = 1 – 0.73
Esta relación de radios da lugar a un empaquetamiento
cúbico compacto del ión A donde el ión X ocupa todos
los huecos tetraédricos.
A tiene número de coordinación = 8
X tiene número de coordinación = 4
FLUORITA CaF2
r(Ca+2) / r(F-) = 0.72
Los iones Ca2+ poseen
estructura cúbica
compacta y los Focupan los huecos
tetraédricos (tienen
coordinación
tetraédrica con cuatro
átomos de Ca2+).
rCATIÓN/rANIÓN < 0.73
ANTIFLUORITA Na2O
r(Na+) / r(O2-) = 0.69
Los O2- forman la
estructura cúbica
compacta y los iones
Na+ ocupan los
huecos tetraédricos.
OTRAS ESTRUCTURAS
RUTILO TiO2
En esta estructura
los cationes Ti+4 se
disponen en una
celda tetragonal
centrada en el
interior y los
aniones O-2 forman
un octaedro de
coordinación en su
interior.
BIBLIOGRAFÍA
“Química” de Raymond Chang, Mc Graw Hill, 6ta
edición (1999).
“Elementos de Química Física” de S. Glasstone y D.
Lewis, editorial El Ateneo (1984).
Grupos 1 y 2- Establecer a través de la relación de radios,
la estructura, el tipo y cantidad de huecos ocupados de:
Li2O r Li+ = 0.68Å y r O2- = 1.40Å
ZnSe r Zn+2 = 74 pm y r Se2- = 198 pm
NiO r Ni+2 = 70 pm y r O2- = 140 pm
SrSe r Sr+2 = 113 pm y r Se2- = 198 pm
SrF2 r Sr+2 = 113 pm y r F- = 136 pm
TlBr r Tl+ = 156 pm y r Br- = 195 pm
CaS r Ca+2 = 99 pm y r S2- = 184 pm
Grupo 3- Calcular el número de moléculas que hay en
una celda unidad en los siguientes casos: MgO (celda
unidad igual a la del NaCl), ZnS, Pt (celda centrada en el
cuerpo).
Grupo 4- Calcule la densidad en g/cm3 que tendría la plata en estado
sólido si cristalizase en el sistema cúbico simple, cúbico centrado en
las caras y cúbico centrado en el cuerpo. Suponga que en todos los
casos la arista del cubo es 2.57 Å.
Grupo 5- Prediga la fórmula mínima de los siguientes compuestos:
a) Un compuesto que contiene el elemento A en los vértices de la celda
unidad y en el centro, al elemento B en las aristas del cubo y al
elemento C en el centro de todas las caras.
b) Un compuesto cuyo anión Y forma un empaquetamiento cúbico
compacto mientras que el catión X ocupa todos los huecos
octaédricos.
c) Un compuesto cuyo anión Y forma un e.c.c. mientras que el catión W
ocupa la mitad de los huecos tetraédricos.
d) Un compuesto cuyo anión Y forma un e.c.c. mientras que el cation Z
ocupa todos los huecos tetraédricos.