Espectofotometria

Introducción.

4.2 Estructuras de los cristales iónicos.

4.3 Radios iónicos.

4.4 Energía reticular.

4.5 Propiedades de los compuestos iónicos.

4.1. Introducción.

• Cuando un elemento muy electronegativo reacciona con otro muy electropositivo, generalmente se forma un compuesto sólido iónico. El elemento electropositivo transfiere sus electrones de valencia (se oxida) al elemento electronegativo (se reduce) y se forman iones positivos (cationes) y negativos (aniones).

• En una gran mayoría de ocasiones, los iones así formados adquieren una configuración electrónica estable de gas noble.

• Un sólido iónico se considera formado por cationes y aniones mantenidos unidos por la acción de fuerzas electrostáticas. Para que esto ocurra debe de darse dos condiciones:

- Un Potencial de ionización, I, para formar el catión:

M(g) → M(g)+ + 1 e-

- Una Afinidad Electrónica, AE, para formar el anión:

X(g) + 1 e-→ X(g)-

• Los elementos de los grupos 1 y 2 y los elementos de transición en bajo estado de oxidación pierden uno, dos o tres electrones sin gran consumo de energía. Por otra parte, los elementos de los grupos 17, 16 y 15 aceptan uno, dos o tres electrones sin gran consumo de energía.

4.2 Estructura de los cristales iónicos.

• Como sucede en cualquier sólido cristalino, los cationes y aniones de un sólido iónico se disponen ordenadamente en una red cristalina.

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• Puesto que las fuerzas que mantienen unidos a los iones son de naturaleza electrostática, la red cristalina formada debe cumplir con ciertos requisitos o reglas básicas.

- Cada catión debe agrupar a su alrededor (preferiblemente en contacto) el máximo número posible de aniones; por otra parte, cada anión debe hacer lo propio con los cationes (máximo número coordinación posible para ambos iones).

- La separación entre iones de la misma carga debe ser la máxima posible, compatibilizándola con la mínima separación factible entre iones de diferente carga (optimización de las fuerzas de atracción-repulsión electrostáticas).

- En todo caso debe respetarse la neutralidad eléctrica de la estructura; es decir, la proporción de cationes y aniones debe ser la correspondiente a la estequiometría del compuesto (NaCl, CaF2, Cs2O, etc.)

• El modelo de empaquetamiento compacto de esferas trabaja con capas compactas de esferas dispuestas unas sobre otras. Este modelo es muy útil y eficaz para sistematizar y clasificar las estructuras más corrientes y usuales de los sólidos iónicos.

• Una secuencia ABAB.... de capas origina una red de celda elemental hexagonal, empaquetamiento hexagonal compacto (ehc). Una secuencia ABCABC.... se corresponde con una celda elemental cúbica centrada en las caras, empaquetamiento cúbico compacto (ecc).

• En ambos tipos de empaquetamiento cada esfera posee un número de coordinación igual a 12. En ambos tipos de empaquetamiento existe dos tipos de huecos, octaédrico (espacio vacío que queda entre seis átomos) y tetraédrico (espacio vacío que queda entre cuatro átomos). Por cada N átomos de una estructura de empaquetamiento compacto existen N huecos octaédricos y 2N tetraédricos.

• Existen otros tipos de empaquetamiento que utilizan también el espacio con una alta eficiencia. La estructura cúbica centrada en el cuerpo (cc) posee punto reticulares en el centro y vértices de un cubo, y el número de coordinación para cada átomo es 8. La estructura cúbica primitiva (P) , los átomos ocupan los vértices de un cubo como puntos reticulares, y su número de coordinación es seis.

Estructuras características de sólidos iónicos tipos MX y MX2.

• Estructura del cloruro sódico.

- La estructura del NaCl se basa en una disposición ecc de aniones Cl-, voluminosos, en la que los cationes ocupan todos los huecos octaédricos.

- Cada uno de los iones está rodeado por un octaedro de seis iones contrarios. Por tanto, el número de coordinación de cada ion es 6, y se dice que es una estructura de “coordinación (6,6)”.

- Para establecer el número de iones que hay de cada tipo en una celda elemental, se debe tener en cuenta que:

a) Interior. Un ion del interior de la celda pertenece completamente a ella y cuenta como 1.

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