Redes Cristalinas

4.3.4 Redes cristalinas: Estructura, Energía, Radios iónicos.

REDES CRISTALINAS Y SUS ESTRUCTURAS

Cuando los compuestos iónicos altamente polares, como el NaCl y CsF, se solidifican, no constituyen moléculas individuales, sino sólidos compuestos por iones positivos y negativos que en lugar de unirse por parejas de contrarios como se esperaría, lo hacen integrando empaques compactos de aniones, en medio de los cuales encajan los cationes. Esto significa que en los compuestos iónicos se presenta una ordenación interna definida, la que se traduce con formas geométricas, limitadas con caras planas a las cuales se les llama cristales.

El estado cristalino suele explicarse de modo satisfactoria con el modelo, llamado comúnmente, modelo electrostática de esferas rígidas.

En el caso del cloruro de sodio, por ejemplo, el catión sodio es más pequeño que el átomo de sodio, a causa de que cuando éste cede un electrón, pierde su capa externa, y los 10 electrones restantes son atraídos con mayor fuerza por los 11 protones del núcleo. De manera inversa, el ión cloro, es mayor que el átomo neutro, debido a que tiene 18 electrones y sólo 17 protones; la atracción nuclear sobre los electrones disminuye, lo cual causa un ligero incremento del radio atómico.

En un cristal de cloruro de sodio, cada catión sodio está rodeado por seis aniones y casa anión por seis cationes. De ahí que la distribución correspondiente es cúbica.

Las fuerzas electrostáticas que mantienen la distribución de iones en la red cristalina son muy grandes.

Cuando se le suministra calor a un sólido iónico de este tipo, los enlaces se rompen, anulándose así las fuerzas electrostáticas. Sin embargo, se requiere enormes cantidades de energía para conseguirlo. Ello explica por qué los compuestos iónicos son sólidos con puntos de fusión y ebullición altos.

REDES CRISTALINAS

La unidad de volumen más pequeña de un cristal que reproduce por repetición la red cristalina, se llama celdilla unidad. Se puede demostrar que para que una celdilla unidad por repetición pueda reproducir la red cristalina, y esta presenta externamente aspecto geométrico con caras y aristas denominándose cristal. Es conveniente describirlas en términos de los valores de las distancias de las aristas {a, b, c} y de los ángulos {}.

Tabla de siete sistemas cristalinos y su representación geometrica:

Sistema Aristas Ángulos Ejemplo

Cúbico a=b=c 90°

NaCl, sal de mar

Tetragonal

a=b≠c

90°

TiO2 (rutilo)

Hexagonal

a=b≠c

...