Estado Solido

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

“LISANDRO ALVARADO”

DECANATO DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

PROGRAMA INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN

UNIDAD CURRICULAR QUÍMICA INDUSTRIAL

SÓLIDOS

Integrantes:

Sara Manaure C.I: 24.393.640

Briannel Briceño C.I: 21.395.184

Meiby Vasquez C.I: 21.127.787

Hermes Mosquera C.I: 20.942.651

Sección 2

Profesor:

José Luis Márquez M.

Abril 2014

En el siguiente ensayo se hablará sobre los sólidos y su clasificación según la estructura y enlaces del estado sólido; métodos de separación de los sólidos; aplicación e impacto ambiental de los sólidos en el área (industrial, comercial, salud y domestico); así como también del uso de los sólidos en las nuevas tecnologías. Para lo cual es necesario saber que los sólidos un sólido es una sustancia formada por moléculas que se encuentran estrechamente unidas entre sí, la disposición de estas moléculas le da un aspecto de dureza y de rigidez con el que frecuentemente se le asocia. Existen varias disciplinas que estudian los sólidos: La física del estado sólido estudia de manera experimental y teórica la materia condensada, es decir, de líquidos y sólidos que contengan más de 1019 átomos en contacto entre sí. La mecánica de sólidos deformables estudia propiedades microscópicas desde la perspectiva de la mecánica de medios continuos (tensión, deformación, magnitudes termodinámicas, &c.) e ignora la estructura atómica interna porque para cierto tipo de problemas esta no es relevante. La ciencia de materiales se ocupa principalmente de propiedades de los sólidos como estructura y transformaciones de fase. La química del estado sólido se especializa en la síntesis de nuevos materiales.

En este sentido, una de las características de los sólidos es la dificultad que presentan para comprimirse por la elevada fuerza de cohesión que une sus moléculas, lo que permite que conserven su forma y volumen. Si bien pueden tener algún pequeño grado de movilidad, las partículas de un sólido no pueden moverse de un lugar a otro, por consiguiente, los materiales sólidos normalmente no difunden ni fluyen con facilidad. Existen dos tipos principales de sólidos: los cristalinos, poseen una estructura ordenada de las partículas que los constituyen, con una forma externa limitada por superficies planas simétricamente dispuestas que son consecuencia del orden interno. Poseen un punto de fusión definido. Ejemplo: La sal de mesa, el azúcar, óxidos, metales, entre otros. Y los sólidos amorfos, tienen muchas de las propiedades mecánicas características de los sólidos pero carecen del orden tridimensional regular de los sólidos cristalinos. No poseen un punto de fusión definido. Ejemplo: caucho, vidrio, polímeros, etc.; no sólo su estructura atómica es irregular, sino que también tienen una gran viscosidad, lo que significa que cuando se derriten "fluyen".

Ahora bien, además de estas características, los sólidos poseen propiedades físicas entre los cuales tenemos: la elasticidad, ya que un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Ejemplo: Un resorte; su la fragilidad, al poder romperse en muchos fragmentos. Ejemplo: Al romper un plato de cerámica o vaso de vidrio; su dureza no les permite ser rayados por sólidos más blandos. Ejemplo: El diamante.; por su alta densidad se dice que son más “pesados”; algunos sólidos pueden flotar, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca. Ejemplo: Un Huevo en agua y los iceberg; la inercia que los maneja hace que se opongan a cambiar su estado de reposo; por su tenacidad se oponen a la propagación de fisuras o grietas. Ejemplo: al golpear la madera; gracias a su maleabilidad, se pueden obtener delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas. Ejemplo: placas de aluminio o acero.

Así mismo, los sólidos también poseen propiedades químicas, como lo es el punto de fusión, en este caso es la temperatura a la que el sólido y el líquido están en equilibrio. El punto de fusión normal de una sustancia es su punto de fusión a una atmósfera de presión. Las variaciones de los puntos de fusión y ebullición de las sustancias suelen ser paralelas, ya que son similares las fuerzas intermoleculares de las que dependen. Ejemplo: para el agua sólida (hielo) el punto de fusión normal es 0ºC.

Otras propiedades químicas son, la sublimación: proceso en el que un sólido puede vaporizar sin pasar por el estado líquido a presión atmosférica, esto lo hacen los sólidos con presión de vapor elevada. Ejemplo: el yodo y el hielo seco (anhídrido carbónico sólido). Y la presión de vapor o deposición de valor: proceso mediante el cual el vapor solidifica sin pasar por el estado líquido. Los sólidos tienen presiones de vapor, con valores inferiores a las de los líquidos. En este sentido, algunos sólidos impuros pueden purificarse por sublimación y posterior deposición del vapor sobre una superficie fría. Ejemplo: la nieve, granizo o escarcha.

De igual forma, la transferencia de calor entre sólidos forma parte de estas propiedades y se da cuando se suministra calor a un sólido, por debajo de un punto de fusión, su temperatura aumenta. El número de calorías necesarias para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de sólido es su calor específico (cal/gramo • ºC). La capacidad calorífica molar (kcal/ mol • ºC) es el número de kilocalorías que elevan en un grado Celsius la temperatura de un mol de sólido. Cuando se suministra suficiente calor para alcanzar el punto de fusión del sólido, la temperatura no varía aunque se siga dando calor mientras coexista la fase líquida y sólida en equilibrio, pero el sólido licúa. El número de calorías necesarias para fundir un gramo de sólido en su punto de fusión es el calor de fusión (cal/g). El término fusión significa literalmente “derretimiento”. El calor molar de fusión, es el número de kilocalorías que debe absorber un mol de sólido en su punto de fusión para fundir.

Por último, tenemos el calor de solidificación: que es igual en magnitud al calor de fusión. Representa la cantidad de calor que debe eliminarse de una cantidad dada de líquido en su punto de congelación para que solidifique.

Ahora bien, entendiendo lo antes expuestos de la definición podremos observar que los sólidos según su estructura cristalina y enlaces se pueden clasificar en cuatro formas principales, comencemos estudiando los iónicos, el cristal está formado por iones positivos y negativos resultantes de la transferencia de uno o más electrones de una clase de átomo a otro. Los iones se disponen de tal modo que se produce una configuración muy estable bajo sus fuerzas de naturaleza electrostática. Este es el caso, por ejemplo, del NaCl.

Otro tipo de estructura y en laces son los covalentes: En este tipo de cristales los átomos adyacentes comparten sus electrones de valencia de forma que, alrededor de cada átomo se crea una configuración electrónica estable, similar a la de los gases nobles. Un ejemplo típico de estructura covalente son el Silicio (Si), el Germanio (Ge), la red del diamante, etc.

También tenemos los enlaces metálicos, donde las redes cristalinas están formadas por iones cargados positivamente inmersos en un “gas de electrones” que se mueven más o menos libremente por la red cristalina y por tanto no están localizados. Estos electrones usando la energía que se libera en el momento de formarse el cristal se ponen en libertad, de este modo los iones forman la red actuando los electrones libres a modo de pegamento que mantiene la estructura unida. Como la interacción electrostática viene de todas direcciones, una pequeña deformación en el cristal metálico, no causa fractura si comprimimos, retorcemos o estiramos una pieza metálica. Ejemplo: Na, Ca, Fe, Zn, Al. Y para finalizar tenemos la molecular, estos cristales moleculares están formados por moléculas no polares, que conservando su individualidad, se ligan para formar el cristal por las mismas fuerzas intermoleculares que existen en los gases o líquidos: las fuerzas de Wan der Waals, las cuales son muy débiles y corresponden aproximadamente a las fuerzas entre dos dipolos eléctricos. Ejemplo: hidrocarburos, hielo, azúcar, azufre y dióxido de carbono sólido

Es importante destacar que esta clasificación no debe ser tomada estrictamente de la forma descrita anteriormente, ya que, algunos sólidos son una mezcla de más de un tipo, como el grafito, incluso su estructura está determinada por la estructura electrónica de los átomos componentes, la cual indica el número de electrones disponibles para los enlaces, así como la energía necesaria para ajustar el movimiento de los electrones a las condiciones que prevalecen en la red, además se debe tener en cuenta que los sólidos cristalinos no son perfectos y sus imperfecciones en la red tienen un efecto importante sobre las propiedades eléctricas, elásticas y acústicas.

Otro punto a desarrollar, son los métodos de separación que presentan los sólidos, entre los cuales podemos mencionar: La separación manual o tamizado que se utiliza cuando la mezcla está formada por partículas de diferentes tamaños. El instrumento utilizado se denomina tamiz, consta de un cedazo, de un recipiente y su tapa. Este método es muy utilizado en el análisis de suelos y en la industria de las harinas;

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