Construcción de modelos de estructuras cristalinas

Construcción de modelos de estructuras cristalinas

Introducción

La comprensión de los materiales se logra por medio de modelos, los cuales no son más que hipótesis o planteamientos teóricos que han sido demostrados y validados con experimentos o simulaciones, y que se aceptan como verdaderos mientras no se pueda demostrar lo contrario. El modelo aceptado en la actualidad tiene las siguientes características:
• Están formados por átomos
• Los átomos se comportan como esferas sólidas.
• Aquellos átomos de diferente naturaleza química se representan por esferas de tamaño diferente.
• Los átomos se unen entre sí para formar el material.
• Dependiendo del material, los átomos tienen tres posibilidades de enlace
   - Materiales amorfos: Los átomos no siguen ningún orden o siguen un orden de corto    alcance; algunos ejemplos son el vidrio y la mayoría de los plásticos.
   - Materiales cristalinos: Los átomos siguen un ordenamiento de largo alcance. La estructura cristalina es el concepto que describe la forma como se organizan los átomos en el material. La estructura cristalina se determina por difracción de rayos X; los metales, los semiconductores y la mayoría de
cerámicas son de este tipo.  
  - Materiales semicristalinos: tienen partes cristalinas (átomos ordenados
siguiendo un patrón) y partes amorfas (átomos colocados de manera
aleatoria). En este caso se considera que los átomos tienen un orden de
corto alcance. Dependiendo del tamaño de las zonas; la mayoría de los plásticos
suelen ser semicristalinos.
El hecho que un material sea cristalino, amorfo o semicristalino define algunas de
sus propiedades. Por ejemplo, si un mismo material tuviera la opción de ser cristalino o amorfo, se observaría que en estado cristalino la densidad del material sería mayor que en el estado amorfo. Esto se debe a que a causa del orden que siguen los átomos en el material cristalino, es posible colocar más átomos en el mismo volumen físico. Al existir más átomos existe más masa en el mismo volumen, por lo que la densidad resulta mayor que cuando el material es amorfo. En los plásticos es común encontrar materiales que tienen la misma naturaleza química y dependiendo del método de fabricación pueden ser semicristalinos o amorfos.
Algunas propiedades ópticas también dependen de si el material es cristalino o
amorfo. Los metales (cristalinos) no dejan pasar la luz a través de ellos, son
opacos, mientras que el vidrio (amorfo) y algunos plásticos (amorfos) permiten que
la luz los atraviese (son traslúcidos). La explicación es la siguiente: en los
materiales cristalinos el orden de los átomos hacen que éstos queden muy juntos
entre sí, dejando muy pocos espacios entre ellos para que la luz pase a través de
dichos espacios. Debido a que en los materiales amorfos la ubicación de los átomos es aleatoria, la probabilidad de que queden espacios vacíos entre ellos por donde pueda pasar la luz es mayor, por lo que estos materiales son traslúcidos.

Cuestionario

Cloruro de Sodio

1.- A) Anote la formula del compuesto y el nombre químico de la estructura construida

NaCl Cloruro de sodio
     B) Anote el nombre trivial de este compuesto: Sal de mesa
2.- El compuesto anterior presenta ningún polimorfo.
3.- La estructura construida está representada por un modelo: barras y esferas y poliedros
4.- Explique una ventaja y una desventaja de esta manera de representación
Con la representación de barras es más fácil ver los átomos y con los poliedros es más fácil observar el número de coordinación de cada átomo en la estructura
5.- A) Anote el número de coordinación de cada una de las especies involucradas
Na+: 6
Cl-: 6
     B) Que poliedro tiene asociado cada una de las especies químicas según su número de coordinación? Octaedros
     C) Como están unidos los poliedros? Aristas
6.- ¿La estructura esta eléctricamente neutra? Sí
7.- Determine el número de unidades formula (Z) del compuesto: Z=4
8.- A) Calcule la densidad teórica del compuesto y compare
Densidad teórica: 2.165 g/cm3

Densidad calculada
[pic 1]

9.- ¿Cuál de los diferentes modelos de representación cree que es el más descriptivo para su compuesto?
En el modelo de barras y esferas ya que es más fácil observar el empaquetamiento y lo que hace más fácil para realizar los cálculos necesarios.

10.- A) Modelo poliedral                                           B) Modelo de esferas y barras[pic 2][pic 3]

11.- Anote las coordenadas fraccionarias y/o posiciones atómicas de las especies involucradas en la estructura[pic 4]

12.- Mencione al menos 2 aplicaciones del compuesto cuyo modelo construyo.
Se utiliza principalmente como potenciador de sabor en alimentos. Además, sirve como precursor para distintas síntesis y el control de diferentes condiciones químicas.

Arseniuro de Níquel

1.- A) Anote la formula del compuesto y el nombre químico de la estructura construida
NiAs   Arseniuro de níquel
     B) Anote el nombre trivial de este compuesto: Niquelina
2.- El compuesto anterior presenta ningún polimorfos
3.- La estructura construida está representada por un modelo de: barras y esferas y poliedros
4.- Explique una ventaja y una desventaja de esta manera de representación
Con la representación de barras es más fácil ver los átomos y con los poliedros es más fácil ver el número de coordinación de cada átomo en la estructura
5.- A) Anote el número de coordinación de cada una de las especies involucradas
Ni: 6
As: 6
     B) Que poliedro tiene asociado cada una de las especies químicas según su número de coordinación? Octaedros
      C) Como están unidos los poliedros? Caras
6.- ¿La estructura esta eléctricamente neutra? Sí
7.- Determine el número de unidades formula (Z) del compuesto: Z=2
8.- A) Calcule la densidad teórica del compuesto y compare
Densidad teórica: 7.8 g/cm3

Densidad calculada 7.810 g/cm3
*Siguiendo el mismo procedimiento de la estructura anterior
9.- ¿Cuál de los diferentes modelos de representación cree que es el más descriptivo para su compuesto?
El modelo de poliedro ya que es más fácil observar el empaquetamiento y ayuda para realizar los cálculos necesarios.

10.- A) Modelo poliedral                                           B) Modelo de esferas y barras[pic 5][pic 6]

[pic 7]

11.- Anote las coordenadas fraccionarias y/o posiciones atómicas de las especies involucradas en la estructura

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