Solidos

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Solidos

  1. 1. ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS TEMA 3
  2. 2. TIPOS DE SÓLIDOSSólidos 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 ordenadas Vidrio y hule
  3. 3. SÓLIDOS CRISTALINOSEstructura de los sólidos cristalinos Celda unitaria Es la unidad estructural de un sólido cristalino. Mínima unidad que da toda la información acerca de la estructura de un cristal
  4. 4. SÓLIDOS CRISTALINOSEstructura de los sólidos cristalinos Celda unitaria
  5. 5. SÓLIDOS CRISTALINOSLa estructura del sólido cristalino se representa mediantela repetición de la celda unidad en las tres direccionesdel espacioCelda Translación Translación Translaciónunidad eje y eje X eje Z
  6. 6. SÓLIDOS CRISTALINOS Tipos de celdas unitariasSistemascúbico a=b=c α = β = γ =90ºtetragonal a=b≠c α = β = γ =90ºortorrómbico a≠b≠c α = β = γ =90ºmonoclínico a≠b≠c α = γ =90º β≠90ºtriclínico a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠90ºhexagonal a = b ≠c α = β =90º γ =120ºromboédrico a=b=c α=β= γ ≠90º
  7. 7. SÓLIDOS CRISTALINOSEmpaquetamientos 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)
  8. 8. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda cúbica simple (sc) Ejemplos : α-Po, Hg
  9. 9. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda cúbica simple (sc) r a
  10. 10. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda cúbica centrada en el cuerpo (bcc) Ejemplos: Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba
  11. 11. SÓLIDOS CRISTALINOS Celda cúbica centrada en Cúbica centrada en el cuerpo el cuerpo (bcc) Nº de coordinación:8 Cúbica centrada en el cuerpo Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 1centro =2 Relación de coordinación:8 arista y el radio del átomo: Nº entre la longitud de c b 3a c r = Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 1centro =2 4 Relación entre la longitud de arista y el radio del átom c b Eficacia del empaquetamiento: 68% 3a r= Vocupado 2( 4 3 ) πr 3 2( 4 3 ) πr 3 3π b2=a2+a2 b =4 = = = 0.68 ( 4r ) 3 c2=a2+b2=3a2 Vcelda a 3 8 Eficacia del empaquetamiento: 68% a c= 4r =(3a2)1/2 3 2 2 2 Vocupado 2( 4 3 ) πr 3 2( 4 3 ) πr 3 b =a +a el cuerpo (BCC): Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba. 3πCúbica centrada en = = = = 0.68 ( 4r ) 3 2 2 2 c =a +b =3a 2 Vcelda a 3 8 c= 4r =(3a2)1/2 3
  12. 12. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda cúbica centrada en las caras (fcc) (Empaquetamientocompacto ABC)
  13. 13. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda cúbica centrada en las caras (fcc) Ejemplos: NaCl
  14. 14. SÓLIDOS CRISTALINOS Celda cúbica centrada en las caras (fcc) Cúbica centrada en las caras (F.C.C.): Nº de coordinación:12 Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 6caras*1/2=4 Relación entre la longitud de arista y el radio del átomo: (4r)2=a2+a2 4r Eficacia del empaquetamiento: 74% Vocupado 4 ⋅ ( 4 3 ) πr 3 ( 4 3) πr 3 = = = 0.74 Vcelda a 3 4r a 21/ 2bre
  15. 15. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda hexagonal compacta (hc) (Empaquetamiento compactoABA)
  16. 16. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda hexagonal compacta (hc) Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd, Ti
  17. 17. SÓLIDOS CRISTALINOSCelda hexagonal compacta (hc) Hexagonal (h.c.): Hexagonal (h.c.): Nº de coordinación:12 Nº de coordinación:12 Átomos por celda: 2 Átomos por celda: 2 c c Para el hexágono (3celdas): Para el hexágono (3celdas): 12 vérticesx1/6 +2 carasx1/2 +3centro=6átomos 12 vérticesx1/6 +2 carasx1/2 +3centro=6átomos Eficacia del empaquetamiento: 74% Eficacia del empaquetamiento: 74% Parámetros: a = ancho del hexágono Parámetros: a = ancho del hexágono a c= altura; distancia entre dos planos a c= altura; distancia entre dos planos razon axial c/a para esferas en contacto=1.633 Be c/a = 1.58 razon axial c/a para esferas en contacto=1.633 Cd c/a = 1.88 Be c/a = 1.58
  18. 18. SÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales Cristales iónicos Características – La cohesión se debe a enlaces iónicos (50-100 kJ/mol) – Formados por especies cargadas – Aniones y cationes de distinto tamaño Propiedades – 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
  19. 19. SÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales Cristales covalentes Características – La cohesión cristalina se debe únicamente a enlaces covalentes (100-1000 kJ/mol) Propiedades – Duros e incompresibles – Malos conductores eléctricos y del calor Ejemplos – 2 alótropos de carbón (Cgrafito y Cdiamante, cuarzo (SiO2)
  20. 20. SÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales Cristales covalentes – 2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante
  21. 21. SÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales Cristales moleculares Características – 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 electricidad Ejemplos – SO2, I2, H2O(s)
  22. 22. SÓLIDOS CRISTALINOSTipos de cristales Cristales metálicos Características – 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
  23. 23. SÓLIDOS AMORFOSLos átomos o moléculas que lo forman no se encuentranen posiciones fijas del cristal y por tanto, carecen de unadistribución tridimensional regular Vidrio Producto 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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