Sumatoria

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD ZACATENCO

INGENIERIA EN SISTEMAS AUTOMOTRICES

LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA

PRACTICA 1

“ESTADO SOLIDO (CRISTALES)”

EQUIPO: 4

INTEGRANTES:

• FLORES GARCIA JOSUE

• SANCHEZ COLIN MIGUEL ANGEL

GRUPO: 2SV1

PROFESOR: GABRIEL ROSAS

FECHA DE ENTREGA: 8 DE MARZO DE 2013

INTRODUCCIÓN.

Analizar y corroborar el orden de los átomos en algunos sólidos.

La clasificación que se puede hacer de materiales en estado sólido, es en cómo están los átomos o iones que lo forman. Si estos átomos o iones se colocan ordenadamente siguiendo un modelo que se repite en las tres direcciones del espacio, se dice que el material es cristalino. Si los átomos o iones se disponen de un modo totalmente aleatorio, sin seguir ningún tipo de secuencia de ordenamiento estaríamos ante un material no cristalino ó amorfo.

FUNDAMENTACION TEORICA.

Cristales

Un cristal es una disposición simétrica de átomos, iones o moléculas dispuestos en un modelo tridimensional repetitivo. Sí los centros de las unidades materiales se reemplazan por puntos, el sistema de puntos resultantes se llama una reticulado o res espacial o red cristalina. Utilizando una red de líneas que unen los puntos de retículo, una red cristalina puede dividirse en parte idénticas llamadas celdas unitarias. Teóricamente una red cristalina puede reproducirse apilando en tres dimensiones sus celdas unitarias. Los tipos más sencillos de celdas unitarias son las celdas unitarias cúbicas. Es posible tener puntos en posiciones diferentes de las esquinas de las celdas unitarias. En la celda unitaria cúbica centrada en el cuerpo, un punto se halla en el centro de la celda. En la celda unitaria cúbica centrada en las caras un punto se halla en el centro de cada cara de la celda (Mortimer, 1983).

La celda unitaria cúbica simple contiene el equivalente de un solo átomo. La celda unitaria cúbica centrada en el cuerpo contiene dos átomos. La celda unitaria centrada en las caras contiene el equivalente de cuatro átomos (Mortimer, 1983).

Los cristales están formados por átomos, iones y moléculas. Podemos clasificar a los cristales en cuatro tipos de acuerdo a la clase de partículas que forman el cristal y a las fuerzas que las mantienen juntas (Mortimer, 1983).

Los cristales iónicos. Los iones positivos y negativos están sostenidos en la red cristalina por atracciones electrostáticas. Debido a que las fuerzas son fuertes, las sustancias iónicas tienen puntos de fusión elevados. Los cristales iónicos son duros y frágiles. Debido al movimiento de un plano de iones sobre otro, los iones con la misma carga se repelen mutuamente. El cristal se rompe en pedazos, estos son buenos conductores de electricidad cuando están fundidos o en solución (Mortimer, 1983).

Los cristales moléculas, las moléculas ocupan posiciones de red o reticulado en los cristales de los compuestos covalentes. Las fuerzas intermoleculares que mantienen las moléculas en la estructura cristalina no son tan fuertes como las fuerzas electrostáticas que mantienen juntos los cristales iónicos. Unos pocos compuestos moleculares se disocian muy ligeramente y producen bajas concentraciones de iones. (Mortimer,1983).

Las redes cristalinas, los átomos ocupan posiciones del retículo y están unidos por una red de enlaces covalentes. Todo el cristal puede considerarse como una molécula gigante. El diamante es un ejemplo de este tipo de cristal. Los materiales de este tipo tienen puntos de fusión elevados y son extremamente duros debido al gran número de enlaces covalentes que tendrían que romper para destruirse la estructura cristalina (Mortimer,1983).

Los cristales metálicos, sus electrones externos de los átomos metálicos están débilmente retenidos y se mueven libremente a través del cristal metálico. El resto de los átomos metálicos, los iones positivos, ocupan posiciones fijas en el cristal (Mortimer,1983).

La nube negativa de los electrones que se mueven libremente, algunas veces llamadas gas electrónico o mar de electrones, mantiene junto al cristal. Esta fuerza de enlace es llamada enlace metálico (Mortimer,1983).

Empaquetamiento de Esferas

Los requerimientos generales para la formación de un cristal se puede entender al considerar las distintas formas en que se puede empaquetar varias esferas idénticas para formar una estructura tridimensional ordenada. La manera en que las esferas se acomodan en capas determina el tipo de celda unitaria. En el caso más simple, una capa de esfera se puede distribuir, la estructura tridimensional se puede generar al colocar una capa encima directamente de las esferas de la capa interior. Este procedimiento se puede extender para generar muchas capas, como el caso de un cristal. Cada esfera acomodada así, se dice que tiene un número de coordinación de 6 porque tiene seis vecinos próximos. El numero de coordinación se define como el número de átomos o iones que rodean a una átomo o ion en una red cristalina. Su valor ofrece una medida de que tan compactas están empaquetadas las esferas; cuanto mayor es el número de coordinación, más juntas están las esferas. La unida básica que se repite en la distribución de las esferas recién descritas se denomina celda cúbica simple. Otros tipos de celdas cúbicas son la celda cúbica centrada en el cuerpo y la celda cúbica centrada en las caras. Una distribución cúbica centrada en el cuerpo se distingue de un cubo simple en que la segunda capa de esferas se acomoda en los huecos de la primera capa, mientras que la tercera lo hace en los huecos de la segunda capa. El número de coordinación de cada esfera en esta estructura de 8. En la celda cúbica centrada en las caras hay esferas en el centro de cada una de las seis caras del cubo, además de las ocho esferas de los vértices. Una celda cúbica centrada en el cuerpo contiene el equivalente a dos esferas completas, una en el centro y ocho esferas compartidas en las esquinas (Chang,1999).

Cristalización

En una preparación del laboratorio de un sólido cristalino para la separación de una mezcla que normalmente esta contiene pequeñas cantidades de impurezas. Generalmente se logra realizar una purificación por medio de la cristalización con un solvente apropiado. El procedimiento consiste esencialmente de los siguientes pasos: Disolver la sustancia en el solvente al punto de ebullición; Filtrar la solución caliente para quitar impurezas insolubles; Dejar que la solución caliente refrescar; Separación del cristal de la solución que es llamada el licor madre; lavado el cristal se debe quitar el adhiere que es el licor de la madre; Secar los cristales para quitar los últimos rastros de solvente (Krubsack,1973).

La cristalización es el proceso en el cual un soluto disuelto se separa de al disolución y forma cristales. Tanto la precipitación como la cristalización describe la separación de un exceso de la sustancia sólido a partir de una disolución sobresaturada. Sin embargo, los sólidos que se forman durante estos dos procesos tiene apariencias diferentes. En general se piensa que los precipitados están formados por partículas pequeñas, en tanto que los cristales pueden ser grandes y bien formados (Chang,1999).

Teoría de Cristalización

En el proceso de cristalización de las moléculas (o iones) de un compuesto debe ser orientado y agregado de tal manera que se pueda apilar de arriba hacia direcciones en las que las moléculas se mueven eventualmente y dar un número fijo de superficies del plano y ángulos definidos, y los cuales son característicos de los sólidos. En el caso de los compuestos orgánicos en el proceso de la cristalización es particularmente selectivo, porque estos cristales crecen sólo por suma de moléculas del mismo tipo (Krubsack,1973).

Las moléculas deben ser hábiles de ocupar un espacio bastante grande definió por las hendiduras y forma del cristal que se agregará. Esto hace posible generalmente que se puedan obtener cristales de un compuesto orgánico puro en la presencia de cantidades pequeñas de otro que son llamadas impurezas. Los primeros paso en el proceso de cristalización concite en quitan la mayor parte de las impurezas del compuesto, cuando las cantidades de impurezas son más grandes retardará el proceso de cristalización y en algunos casos lo inhibe. Cuando no las cantidades son mayores se puede utilizar el método de extracto o por la combinación de destilación, sublimación, o técnicas de la cromatografía. Las impurezas se quitan también con la incorporación de carbón activó de leña durante el proceso de la cristalización (Krubsack,1973).

Una vez que la cantidad de las impurezas es alejada del compuesto, se hace el segundo paso que es la formación del núcleo, en el que se le proporciona a la partícula

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