Práctica Número 1 Estado Sólido (Cristales)

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Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ing. Control y Automatización

Laboratorio de Química Aplicada[pic 4]

Práctica Número 1

Estado Sólido (Cristales)

Grupo: 2AM2

Equipo: 3

Fecha de Realización: 15 / Marzo / 2017

Profesor Juan Cortes Espinosa.

Práctica 1

Estado sólido (cristales)

Objetivo:

El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización.

Procedimiento:

En vidrios de reloj se coloca una pequeña muestra de las siguientes sustancias: Cloruro de Sodio, Permanganato de Potasio, Sulfato de Cobre, Dicromato de Potasio y Yoduro de Potasio. Observar cada una de las muestras:

1. A simple vista
2. Con la lupa
3. Con el microscopio.

Consideraciones Teóricas

Los sólidos difieren de los líquidos y de los gases en que poseen volumen y forma definidos. La estabilidad geométrica de un sólido no se debe a diferencia de compacidad entre los estados, sólido y líquido, pues la densidad de una sustancia en estado sólido puede ser menos que la del líquido correspondiéndote, como sucede en el caso del hielo y el agua.

Las sustancias sólidas frecuentemente se clasifican como cristalinas o 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 extendida. Por otra parte las sustancias amorfas, aunque poseen muchos de los atributos de un sólido, tales como forma definida, cierta rigidez y dureza, al efectuar un ensayo o prueba, no muestran una estructura o configuración ordenada que sea extienda a distancia. Por esta razón no se las considera como sólidos verdaderos, sino más bien como líquidos muy sobre enfriados de muy elevada viscosidad. Además, sustancias cristalinas como el hielo, el cloruro de sodio o el naftaleno se funden manifiestamente a una temperatura definida y constante, mientras que sustancias amorfas como el vidrio y el asfalto se derriten gradualmente y dentro de un intervalo de temperatura.

Cristalización y fusión

Cuando un líquido puro se enfría a presión constante sufre una disminución en la energía media de traslación de sus moléculas, y por consiguiente su temperatura desciende hasta el punto de solidificación. A esta temperatura las fuerzas de atracción de las moléculas son suficientes para vencer la energía de traslación, y se obliga a las moléculas a ordenarse por sí mismas en un modelo geométrico característico de cada sustancia. Cuando se inicia la cristalización se produce calor. Esta producción de calor detiene la disminución de temperatura, y la temperatura de la mezcla de sólido y líquido permanece constate mientras coexistan ambas fases. Una extracción adicional de calor produce tan solo la cristalización de más líquido, solo entonces la temperatura comienza a descender otra vez al seguir el enfriamiento. La cantidad de calor producida por mol de sustancia se llama calor de cristalización  de esta.

Lo contrario de la cristalización es la fusión  o  derretimiento de un sólido.

Cristalografía

La cristalografía es la rama de la ciencia que trata de la geometría, propiedades y estructura de los cristales y las sustancias cristalinas. La cristalografía geométrica estudia la disposición espacial exterior de los planos de un cristal, y la forma geométrica de los cristales, y se basa en tres leyes fundamentales: a) Ley de constancia de ángulos interfaciales; b) Ley de racionalidad de los índices y c) Ley de la simetría. La ley de constancia de ángulos interfaciales establece que para una sustancia dada las caras o planos correspondientes que forman la superficie externa de un cristal siempre cortan según un ángulo definido y este ángulo permanece constante, sin importar como se desarrollan las caras. Generalmente se observa que los planos cristalinos se desarrollan desigualmente, por lo que producen caras de tamaño y forma variables, pero el ángulo de intersección de dos caras cualesquiera correspondientes, siempre es el mismo para cualquier cristal de la misma sustancia.

Para un cristal dado se puede elegir un sistema de tres ejes coordenados de manera que todas las caras del mismo interceptarán a estos ejes a distancias definidas a partir del origen, o serán paralelas a alguno de los ejes en cuyo caso las intercepciones se realizan en el infinito. La ley de Racionalidad de índices o intercepciones propuesta en 1784 por Haüy, establece que es posible elegir a lo largo de tres ejes coordenados distancias unitarias (a, b, c), no necesariamente de la misma longitud, de tal modo que la relación de las tres intercepciones de un plano del cristal se expresa por (ma: nb: pc), donde m, n y p son números enteros, incluyendo el infinito, o fracciones de números enteros.

Finalmente, la tercera ley de la cristalografía expresa simplemente que todos los cristales de la misma sustancia poseen los mismos elementos de simetría. Hay tres tipos posibles de ésta. Primero, si un cristal se puede dividir por medio de un plano que pase por su centro, en dos porciones iguales, cada una de las cuales es una imagen en espejo (o espectacular) de la otra, se dice que el cristal tiene un plano de simetría. Segundo, un cristal tiene un eje de simetría si es posible trazar una recta por el centro del cristal y luego girar éste alrededor de dicha línea un ángulo de 360°, de manera que el cristal se vea sin alteración alguna sucesivamente dos, tres, cuatro, o seis veces. Dependiendo del número de veces que el cristal aparezca sin cambio alguno durante cada revolución, se dice que el cristal posee doble, triple, cuádruple o séxtuple simetría axial. Por último se dice que un crisol posee centro de simetría  si para cada una de sus caras hay otra idéntica a una distancia igual pero al lado contrario de dicho centro. A los planos ejes y centro de simetría que tenga un cristal se les denomina  elementos de simetría  del mismo.

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