Sólidos iónicos

Sólidos iónicos

Los sólidos iónicos son considerados como estructuras formadas por cationes y aniones (dado a que se dan entre elementos muy electronegativos, lo que causa que entre ellos ocurra transferencia de electrones comúnmente llamada reacción redox)

En el ideal de estos sólidos, no existe lugar para el desorden, descolocaciones o comparticiones de electrones; estos se deben encontrar en los iones correspondientes y atraídos por su respectivo núcleo. Esto genera una serie de características propias de estos sólidos (aunque existe una gran gama de excepciones) como lo son: la aislación de corriente eléctrica, baja densidad, dureza y fragilidad y poca mecanización.

En cuanto a su estructura es compleja y variada, dado a que está formada por iones de diferentes tamaños, las cuales forman una red cristalina con reglas básicas.

1. Máximo número de coordinación posible entre los iones. Cada ion debe agrupar a su alrededor (preferente mente en contacto) el máximo número de iones de diferente caga, es decir iones negativos al los iones positivos o iones positivo a los iones negativos.

2. Optimación de las fuerzas electroestáticas de atracción y repulsión los iones con cargas similares deben encontrarse con la mayor distancia posible uno de otro.

3. La molécula debe tener carga neutra. Debe tener la misma cantidad de cargas positivas que negativas.

Existe un modelo eficaz y útil para las estructuras más corrientes y usuales de estos sólidos, además de cumplir con estas serie de reglas, al que se le denomina empaquetamiento de aniones; el cual consta de encontrar la estructura que posen los cationes y ubicar los aniones en los huecos libres, las cuales se explicaran a continuación.

Estructura basada en un empaquetamiento cubico simple de aniones (ej cloruro de cesio)

Como ya hemos visto con los sólidos metálicos, sabemos que esta estructura tiene un factor de ocupación del 52,3% es decir, estura tiene un hueco suficientemente grande para albergar un catión de un tamaño dado, como en nuestro ejemplo seria el cesio en la estructura del cloruro.

El empaquetamiento de esferas además de en este caso, puede estar dado también por superposición de capas compactas de una determinada frecuencia, formándose así huecos octaédricos o tetraédricos.(ver tabla comparativa)

Pero debemos de recordar que estas eran las estructuras corrientes, hay otro tipo de estructuras como lo es por ejemplo la estructura del rutilo, dióxido de cromo, dióxido de magnesio y varios fluoruros que presentan una estructura de empaquetamiento no compacta de aniones, en la cual los cationes esta octaédricamente coordinados con los aniones, y estos a su vez están tricoordinados con los cationes. Por lo cual se dice que es una estructura de coordinación.

Y además de esto tenemos que prever también que no todas las estructuras de estos sólidos están compuestos por iones simétricos esféricamente, es decir, muchas de estas están formados por iones asimétricos. Es decir por ejemplo:

Estructura del CaC2:

Este compuesto pose una estructura similar a la del Cloruro de Sodio, en la cual los iones carburos se disponen ordenadamente alineados según una arista de la celda unidad, en una estructura similar de posición octaédrica ccc, aunque estos iones a altas temperaturas poseen energía cinética para girar alrededor de su centro de masa aun estando anclados en la estructura cristalina; lo que provoca que se comporte efectivamente como si tuviera simetría esférica; aunque a temperaturas bajas, esta estructura se distorsiona convirtiéndose en una estructura de tipo tetragonal.

Otro ejemplo es el del compuesto hexacloroplatinato potásico que es un compuesto del tipo antifluorita.

Radios iónicos

Este diagrama muestra la estabilidad de diferentes estructuras corrientes de estequiometria 1:1 las cuales son CsCl, NaCl o NiAs y la blendita, este sirve para indicar la estructura más probable del hipotético compuesto formado entre los iones, aunque para esto existe una gran dificultad, que es la de establecer fielmente los radios iónicos de las diferentes especies químicas.

Los radios iónicos de diferentes partículas se pueden medir experimentalmente dado a la técnica de difracción de los rayos X, aunque es imposible por el momento determinar el radio de un ion o un átomo aislado, por lo que se establece diferentes procedimientos para resolver este problema, uno de estos es el de los radios iónicos de Goldschmidt, este consiste en darle un radio iónico arbitrario al ion de oxigeno(dado a que este compuesto pose muchas estructuras químicas. Como lo son sus óxidos) de 1, 32Ǻ y luego se calcula los demás iones a partir de las medidas de la distancia anión-catión por difracción de rayos X, con lo cual se consigue una tabla de radios iónicos, los cuales son útiles para ciertos propósitos, uno de de ello es prevenir las estructuras

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