Practica 2 Cristales IPN

PRACTICA NÚMERO 2 ESTADO SÓLIDO (CRISTALES)

Objetivo

El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización.

Marco Teórico.

Estructura cristalina

Los sólidos de pueden dividir en dos categorías: cristalinos y amorfos. El hielo es un sólido cristalino que posee un ordenamiento estricto y de gran alcance, es decir, sus átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas. Gracias a la distribución de estas partículas en el sólido cristalino las fuerzas netas de atracción intermolecular son máximas. Las fuerzas responsables de la estabilidad de un cristal pueden ser iónicas, covalentes, de Vander Waals, de enlaces de hidrógeno o una combinación de todas ellas. Un sólido amorfo como el vidrio, carece de un ordenamiento bien definido y de un ordenamiento molecular de largo alcance.

Celda unitaria

Es la unidad estructural repetida de un sólido cristalino. En muchos cristales el punto reticular en realidad no contiene una de dichas partículas; en su lugar, puede haber varios átomos, iones o moléculas distribuidas en forma idéntica alrededor de cada punto reticular. Se puede suponer que cada punto reticular está ocupado por un solo átomo. Este es el caso de la mayoría de los metales. Cada solido cristalino puede ser descrito en términos de uno de los siete tipos de celdas unitarias que se muestran en la siguiente figura:

La geometría de la cela unitaria cubica es particularmente simple porque todos los lados y angulas son iguales. Cualesquiera celdas unitarias que se repite en el espacio tridimensional forma una estructura reticular característica de un sólido cristalino.

Tipos de Cristales

Las estructuras y propiedades de los cristales, como punto de fusión, densidad y dureza, están determinadas por el tipo de fuerzas que mantienen unidas las partículas. Cualquier cristales puede clasificar como uno de cuatro tipos:

Cristales Iónicos.

Tienen dos características muy importantes: 1) están formados de especies cargadas y 2) los aniones y los cationes son por lo general de distinto tamaño. El conocimiento del radio de los iones ayuda a comprender la estructura y estabilidad de estos compuestos. No es posible medir el radio de un ion individual, pero en ocasiones es posible obtener una estimación razonable. La mayoría de los cristales tienen puntos de ebullición elevados, una indicación de la gran fuerza de cohesión que mantiene a los iones juntos. Una medida de la estabilidad de los cristales iónicos es la energía reticular; cuando mayor sea esta energía, más estable es el compuesto. Estos solidos no conducen electricidad debido a que los iones están en una posición fija. Sin embargo, en el estado fundido o disuelto en agua, los iones se pueden mover libremente y el líquido puede conducir electricidad.

Cristales covalentes

En los cristales covalentes, los átomos se mantienen unidos en una red tridimensional sólo por enlaces covalentes. Los dos al tropo del carbono son ejemplos bien conocidos: el diamante y el grafito. El cuarzo es otro tipo de cristal covalente.

Cristales moleculares

En un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por moléculas, y las fuerzas de atracción entre estas son fuerzas de Van Der y/o de enlaces de hidrogeno. El dióxido de azufre (SO2) solido es un ejemplo de cristal molecular en el que la fuerza de atracción predominante es una interacción dipolo-dipolo. Los enlaces de hidrogeno intermoleculares son responsables de mantener la red tridimensional del hielo.

Con excepción del hielo las moléculas en los cristales moleculares por lo general están empacadas tan juntas como su tamaño y forma lo permiten. Dado que las fuerzas de Van deer Waal y los enlaces de hidrogeno son débiles comparados con los enlaces iónicos y covalentes, los cristales moleculares se rompen con mayor facilidad que los enlaces covalentes o iónicos. De hecho la mayoría de los cristales moleculares funden a temperaturas menores de 100 grados c°.

Cristales metálicos

En cierto sentido, la estructura de los cristales metálicos es la más simple porque casa punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal. Los cristales metálicos son, por lo general, cúbicos centrados en el cuerpo, cúbicos centrados en las caras o hexagonales de empaquetamiento compacto. Por consiguiente los elementos metálicos suelen ser muy densos. Los enlaces están localizados en todo el cristal. Los átomos metálicos en un cristal se pueden imaginar como un arreglo de iones positivos inmersos en un mar de electrones de valencia deslocalizados. La gran fuerza de cohesión debida a la deslocalización es la responsable de la resistencia del metal. La movilidad de los electrones deslocalizados hace que los metales sean buenos conductores de calor y electricidad.

Sistemas cristalinos

A sistema cristalino es una categoría de grupos del espacio, que caracterizan simetría de estructuras en tres dimensiones con simetría de translación en tres direcciones, teniendo una clase discreta de grupos del punto. Un uso importante está adentro cristalografía, para categorizar cristales, pero por sí mismo el asunto es uno de 3D Geometría euclidiana.

Sistema Hexagonal

Presentan cuatro ejes en el espacio, tres de los cuales son coplanarios en ángulo de 60°, formando un hexágono bencénico y el cuarto en ángulo recto, como son los cristales de zinc, cuarzo, magnesio, cadmio, etc.

Sistema Cúbico

Las sustancias que cristalizan bajo este sistema forman cristales de forma cúbica, los cuales se pueden definir como cuerpos en el espacio que manifiestan tres ejes en ángulo recto, con “segmentos”, “lotices”, o aristas” de igual magnitud, que forman seis caras o lados del cubo. A esta familia pertenecen los cristales de oro, plata, diamante, cloruro de sodio, etc.

Sistema tetragonal

Se caracteriza porque la celda unidad de la red cristalina podríamos formarla a partir de un cubo que estirásemos en una de sus direcciones, de forma que quedaría un prisma de base cuadrada, con una celda unidad con los tres ángulos rectos, siendo dos de las aristas de la celda iguales y la tercera distinta a ellas. La característica que lo distingue de los otros seis sistemas cristalinos es la presencia de un solo eje de simetría

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