Practica 2 Esime

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

ICE

Laboratorio Química Básica

Práctica 2. Estados Solidos (Cristales)

Grupo: 1CM2 Equipo: #2

* DAVID VILLARREAL LEGORRETA*

ALEJANDRO PAREDES HERNÁNDEZ

MIGUEL ÁNGEL RAZGADO RAMÍREZ

SALMA ALEXIA L. DE GUEVARA GONZÁLEZ

Profesor: Betanzos Cruz Abel

Fecha de realización: 29 De Abril del 2015

Objetivo:

El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS:

Las características principales de los sólidos son:

a) Presentan forma y volumen definidos. Cuando un sólido se calienta para al estado líquido, es decir, se funde. Presenta una presión de vapor menor que la de los líquidos.

b) Al examinarlos presentan dos formas: unos tienen forma geométrica definida, llamada cristal, por lo que se les llama sólidos cristalinos, y otros, que no tienen forma definida, se conocen como sólidos amorfos (vidrio, ópalo, caucho, plastilina, obsidiana, concreto, papel, etc).

Si observas cuidadosamente un poco de azúcar o de “sal de mesa” notarás que son pequeños cristales de forma cúbica. Por eso se dice que esas sustancias son cristalinas. Contrariamente, si observas un vidrio o plastilina verás que no presentan ninguna forma definida, por lo que se les llama sólidos amorfos.

ESTRUCTURA CRISTALINA:

Los sólidos se dividen en dos categorías: cristalinos y amorfos. El hielo es un sólido cristalino que posee un ordenamiento estricto y regular, 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 que mantienen la estabilidad de un cristal pueden ser iónicas, covalentes, de van der Waals, de puentes de hidrógeno o una combinación de todas ellas. Un sólido amorfo, como el vidrio, carece de un ordenamiento bien definido y de un orden molecular repetido.

Cristalización

La operación de cristalización es aquella por media de la cual se separa un componente de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales que precipitan. Es una operación necesaria para todo producto químico que se presenta comercialmente en forma de polvos o cristales, ya sea el azúcar o sacarosa, la sal común o cloruro de sodio.

En la cadena de operaciones unitarias de los procesos de fabricación se ubica después de la evaporación y antes de la operación de secado de los cristales y envasado.

Toda sal o compuesto químico disuelto en algún solvente en fase liquida puede ser precipitada por cristalización bajo ciertas condiciones de concentración y temperatura que el ingeniero químico debe establecer dependiendo de las características y propiedades de la solución, principalmente la solubilidad o concentración de saturación, la viscosidad de la solución, etc.

Para poder ser transferido a la fase sólida, es decir, cristalizar, un soluto cualquiera debe eliminar su calor latente o entalpía de fusión, por lo que el estado cristalino además de ser el más puro, es el de menor nivel energético de los tres estados físicos de la materia, en el que las moléculas permanecen inmóviles unas respecto a otras, formando estructuras en el espacio, con la misma geometría, sin importar la dimensión del cristal.

Tipo de cristales

Un cristal puede ser definido como un sólido compuesto de átomos arreglados en orden, en un modelo de tipo repetitivo. La distancia interatómica en un cristal de cualquier material definido es constante y es una característica del material. Debido a que el patrón o arreglo de los átomos es repetido en todas direcciones, existen restricciones definidas en el tipo de simetría que el cristal posee.

La forma geométrica de los cristales es una de las características de cada sal pura o compuesto químico, por lo que la ciencia que estudia los cristales en general, la cristalografía, los ha clasificado en siete sistemas universales de cristalización:

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”, “látices”, 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

Estos cristales forman cuerpos con tres ejes en el espacio en ángulo recto, con dos de sus segmentos de igual magnitud, hexaedros con cuatro caras iguales, representados por los cristales de óxido de estaño.

Sistema Ortorrómbico

Presentan tres ejes en ángulo recto pero ninguno de sus lados o segmentos son iguales, formando hexaedros con tres pares de caras iguales pero diferentes entre par y par, representados por los cristales de azufre, nitrato de potasio, sulfato de bario, etc.

Sistema Monoclínico

Presentan tres ejes en el espacio, pero sólo dos en ángulo recto, con ningún segmento igual, como es el caso del bórax y de la sacarosa.

Sistema Triclínico

Presentan tres ejes en el espacio, ninguno en ángulo recto, con ningún segmento igual, formando cristales ahusados como agujas, como es el caso de la cafeína.

Sistema Hexagonal

Presentan cuatro ejes en el espacio, tres de los cuales son coplanares 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 Romboédrico

Presentan

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