Practica 2 Estado Solido

Practica No 2

“Estado Sólido (Cristales)”

• OBJETIVO: El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización

• ANTECEDENTES TEÓRICOS

 Primera referencia

Los sólidos, desde un punto de vista macroscópico, se caracterizan por tener forma y volumen propios. Desde el punto de vista microscópico, los sólidos presentan una ordenación de sus partículas constituyentes que ocupan, posiciones perfectamente definidas en el espacio. Los sólidos amorfos, al no tener una estructura interna ordenada, no serán considerados como sólidos. Aquí se consideran como solidos a los cristales.

Cristales

Los cristales son cuerpos solidos limitados por caras planas, la forma de los cristales no es característica de una determinada sustancia, se pueden formar cristales que difieran entre sí en el tamaño relativo de las caras, en el número de estas, incluso en los ángulos.

Las partículas constituyentes del solido están perfectamente ordenadas en una red cristalina, los cristales pueden clasificarse atendiendo a la variación de la intensidad de las propiedades físicas con la dirección de observación, si las propiedades físicas (índice de refracción, conductividad eléctrica y térmica) del cristal se mantienen constantes, se dice que es isotrópico (así ocurre en los cristales perteneciste al sistema cubico); si por el contrario la intensidad de las propiedades varia se dice que el cristal es anisotrópico.

Otro posible criterio de clasificación de los cristales es el basado en sus propiedades geométricas y de simetría.

Celda unitaria

Se le denomina celda unitaria a cada uno de los paralelepípedos (todos exactamente iguales) definidos por la red o retículo espacial. La forma y tamaño de una celda unitaria vienen definidas, respectivamente, por los valores de los ángulos y de sus parámetros

Redes de Bravais

De todas las celdas unitarias posibles, solo 14 son diferentes y corresponde a las denominadas “Catorce redes de Bravais (Fue este investigador que demostró que no pueden existir más que esas 14 redes diferentes).

El sistema cristalino (y por tanto la celda unitaria) pueden ser deducidos a partir de la forma de los cristales, sin embargo, a partir de estos no es posible deducir la correspondiente red de Bravais

Polimorfismo

Un mismo compuesto puede cristalizar con más de una estructura. Se trata de la misma molécula pero que se apila en el espacio de varias formas distintas creando estructuras cristalinas diferentes.

Análisis por rayos X

Laue estableció la síntesis entre la radiación electromagnética y la cristalografía y Bragg realizó el primer análisis estructural por difracción de rayos X en monocristales, demostrando que la blenda de Zinc tenía estructura cúbica centrada en las caras.

Análisis cristalino de Bragg

Concibe la difracción en términos de planos de reflexión, en contraste con la concepción de Laue de la red de difracción tridimensional, en donde haces de rayos X paralelos se reflejan en un par de planos paralelos, tal como lo harían los rayos de luz en un par de espejos.

• Segunda referencia

Los Cristales de un elemento o compuesto particular tienden a presentar una morfología externa semejante por lo general, esto es, la misma combinación de caras planas con tamaños, formas y orientaciones relativas constantes. Los cristales abundan en la naturaleza y la cristalografía geométrica con determinaciones cuantitativas data del postulado de Stense sobre la constancia de los ángulos interfaciales en los cristales. Pronto resultó evidente que la morfología externa estaba ligada a la composición química, pero no fue hasta el siglo XX cuando se conoció su relación exacta.

Celda Unitaria

En 1784 Hauy mostró que disposiciones regulares de poliedros pequeños daban lugar a las formas regulares externas de los cristales y hoy aceptamos la existencia de tales poliedros dentro del concepto de Celda elemental o unitaria, esta se define por las longitudes de sus aristas.

Redes de Bravais

Hay varias redes diferentes posibles en tres dimensiones, las catorce redes de Bravais, cada red debe pertenecer a uno de los siete sistemas cristalinos, donde se sugieren que las diversas redes poseen grados de simetría diferentes.

Polimorfismo

Las estructuras cristalinas diferentes se hace llamar polimorfos, estas tienen su propio patrón de difracción, tienen un carnet de identidad diferente. Y lo que es más importante, sus propiedades físicas y químicas son distintas.

Análisis por Rayos X

Laue, experto en el estudio de la dispersión de la luz en los cristales, al utilizar los rayos X como fuente de radiación, para el análisis de este tipo de materiales, preparó un experimento que el permitió constatar el fenómeno de la difracción de estos rayos al ser proyectados sobre moléculas de cristales. Esta técnica hizo posible el reconocimiento de la simetría de un cuerpo y su proyección en un espacio de dos dimensiones.

Análisis cristalino de Bragg

Después de los descubrimientos de Laue, W. L. Bragg, quien especificó que la longitud de onda de los rayos X era tan pequeña, que en realidad, les hacia comportarse como partículas, ya que la amplitud de las ondas es menor que el tamaño del átomo en el que se produce la reflexión. La disposición regular de las moléculas de los cristales actúa como una verdadera rejilla de difracción ante estos rayos, a partir de este descubrimiento, no se hizo esperar un trabajo de catalogación de las sustancias a partir de su estructura cristalográfica ya que era fácil determinar la composición química de estas a partir de los elementos geométricos presentes y observados en ella.

• Tercera referencia

De acuerdo a la estructura que presenta los sólidos pueden ser solidos cristalinos o solidos amorfos. Los cristales se caracterizan porque las partículas que los componen ocupan posiciones en el espacio que se repiten con regularidad por lo que resultan con un grado de orden elevado. Por su forma geométrica regular los cristales tienen cara, aristas y vértices. Un conjunto de cristales de

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