Estructura De Un Sólido

ESTADO SÓLIDO. CRISTALES

INTRODUCCIÓN: Los sólidos difieren de los líquidos y gases por tener volumen y forma definida. La forma definida de un sólido se atribuye al hecho de que sus unidades estructurales están limitadas en posiciones de equilibrio definidas, dentro de las cuales pueden vibrar, pero de las que no pueden salir fácilmente.

Las sustancias sólidas frecuentemente se clasifican como cristalinas y amorfas. Un sólido cristalino es aquel en el que las unidades estructurales que lo constituyen están dispuestas según una configuración geométrica característica de la sustancia. Tal configuración se repite con periodicidades definidas en tres dimensiones, resultando así una constitución ordenada y extendida. Por otra parte las sustancias amorfas aunque poseen mucho de los atributos de un sólido, como la forma definida, cierta rigidez y dureza; al efectuar una prueba no muestran una estructura ordenada que se extienda a distancia. Sin embargo, en ciertas circunstancias, una sustancia amorfa puede adquirir características cristalinas. Por ejemplo el vidrio puede cristalizar después de un largo periodo de reposo o calentamiento.

Los sólidos cristalinos se pueden clasificar de acuerdo, con el tipo de partícula que lo forma en, sólidos atómicos, moleculares, de red covalente, iónicos y metálicos, la siguiente tabla resume las características generales de cada tipo.

CLASIFICACIÓN TIPO DE PARTICULAS CARACTERISTICAS EJEMPLOS

Atómico

Átomos Blando a muy blando. Puntos de fusión muy bajos, mala conductividad Elementos del grupo 8 A

Molecular

Moléculas Generalmente blandos. Puntos de fusión desde bajos a moderadamente altos. Mala conductividad H2O, NH3, CO2,

I2, C12H22O11

Red Covalente Átomos unidos mediante

enlace covalente Muy duros. Puntos de fusión muy altos. Con frecuencia mala conductividad Diamante (C), cuarzo (SiO2)

Iónico

Iones Duros, quebradizos. Puntos de fusión altos. Mala conductividad NaCl, KBr, CaCO3

Metálico Átomos rodeados

por electrones de valencia Blando a duro. Puntos de fusión desde bajos a muy altos. Maleables y dúctiles. Excelente conductividad Todos los elementos metálicos

PROPIEDADES DE LOS CRISTALES.

Para gases, líquidos y sólidos amorfos sin esfuerzos internos, así como sustancias que cristalizan en el sistema cúbico, en propiedades tales como el índice de refracción, coeficiente de dilatación térmica, conductividades térmica y eléctrica y rapidez de solubilidad, son independientes del eje a lo largo del cual se hace la observación. Estas sustancias que manifiestan las mismas propiedades en todas direcciones se llaman isotrópicas. Sin embargo en el caso de sustancias que cristalizan en los sistemas tetragonal, hexagonal, romboédrico, ortorrómbico, monoclínico y triclínico, sus propiedades pueden variar según el eje largo del cual se hace la observación, a estas sustancias se les denomina anisotrópicas.

ELEMENTOS DE SIMETRIA.

La simetría es la propiedad que posee una forma cristalina de presentar varias veces la misma cara, la misma forma y los mismos ángulos, cuando se hace girar al cristal 360º.

• Si a un cristal se le divide con un plano imaginario que lo parta en dos mitades, de manera que una sea la imagen de la otra se dice que el cristal posee un plano de simetría.

• El cristal tiene un centro de simetría si cada cara tiene otra idéntica en el lado opuesto de dicho centro.

• El cristal tiene un eje de simetría si al dibujar una línea imaginaria que pase por su centro, de manera que al hacerlo girar 360º, el cristal aparezca sin cambio 2, 3, 4, o 6 veces y en función de ese grado de repetición se dice que el cristal posee un eje de simetría binario, ternario, cuaternario o cenario respectivamente. El número total de planos, ejes, y centro de simetría que posee un cristal se denomina elementos de simetría.

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INDICES DE WEISS Y MILLER.

Se conoce como índices de Weiss a las distancias unitarias a, b, c, que interceptan a los planos de un cristal en un sistema de ejes coordenados, tales intercepciones están dadas por ma: nb: pc donde m n p, son los coeficientes de las distancias unitarias que se conocen como índices de Weiss.

Sin embargo, estos índices son algo complejos por lo que se han remplazado por los índices de Miller los cuales se obtienen de los valores recíprocos de los coeficientes de Weiss y multiplicándolos por el menor número que transforme a todos los recíprocos en números enteros.

Ejemplo: el plano dentro de la celda intercepta a los ejes coordenados (en el eje x, en el eje y, en el eje z, respectivamente) en valores de índices de Weiss de:

Para cambiar estos índices por los de Miller se tiene que:

a) Obtener los recíprocos de los índices de Weiss:

b) Y multiplicar todos los valores por el número menor que los transforme en números enteros, en este caso es por 6, entonces los índices de Miller para el plano son:

8 12 9

(Se lee plano ocho, doce, nueve siguiendo el mismo orden de los ejes x, y, z)

Ejercicio. Determine los índices de Weiss y los de Miller para los planos cristalinos que se muestran:

SISTEMAS CRISTALINOS

Todos los cristales pertenecientes a un sistema cristalográfico particular se caracterizan por el hecho de que, aunque no puedan tener los mismos elementos de simetría, todos ellos

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