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Generalidades sobre Sólidos Prof. Sergio Casas-Cordero E.

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1 Generalidades sobre Sólidos Prof. Sergio Casas-Cordero E.

2 Propiedades de las sustancias Características de los sólidos de red covalente - Los átomos están unidos por una red continua de enlaces covalentes. - Malos conductores eléctricos. - Insolubles en todos los disolventes comunes. - Puntos de fusión muy elevados ( 1000ºC) - Ejemplos comunes: C (grafito/diamante) P f = 3500 ºC Cuarzo (Silicatos: SiO 2, SiO 3 2-, Si 4 O 10 4-,..)

3 Características de los sólidos iónicos Se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas intensas entre iones contiguos con cargas opuestas. (NaCl, MgO, Na 2 CO 3,...) Muchos compuestos iónicos son solubles en agua y disolventes polares. (Son insolubles en disolventes apolares) No conducen la electricidad, puesto que los iones tienen posiciones fijas en la estructura sólida. Sin embargo son buenos conductores cuando están fundidos o disueltos en agua. No son volátiles y tienen un punto de fusión alto. Propiedades de las sustancias

4 Características de los sólidos metálicos -Las unidades estructurales son los electrones y cationes. M + e - M + e - M + e - - Conductividad eléctrica elevada (e - móviles) - Conductividad térmica alta. - Dúctiles (cables) y maleables (láminas) - Brillo. (reflejan la luz) - Puntos de fusión muy variados (-39ºC (Hg) hasta 3419ºC(W)) - Insoluble en agua y otros disolventes comunes. El único metal líquido es el Hg, que disuelve a otros metales formando disoluciones llamadas amalgamas.

5 Estructuras cristalinas Los cristales tienen formas geométricas definidas debido a que los átomos o iones, están ordenados según un patrón tridimensional definido. Mediante la técnica de difracción de Rayos X, podemos obtener información básica sobre las dimensiones y la forma geométrica de la celda unidad, la unidad estructural más pequeña, que repetida en las tres diemensiones del espacio nos genera el cristal. Celda unidad

6 Celdas unidad en el sistema cristalino cúbico Cúbica sencilla Cúbica centrada en el cuerpo Cúbica centrada en las caras Estructuras cristalinas

7 Empaquetamiento hexagonal compacto

8 Tipos de huecos Huecos octaédricos Huecos tetraédricos Estructuras cristalinas

9 Nº de coordinación Hexagonal compacto Cúbico compacto

10 Estructuras cristalinas Cloruro de Cesio - C.U: cúbica centrada en el cuerpo - Nº de coordinación para ambos iones es 8

11 Cloruro de Sodio Estructuras cristalinas - C.U: cúbica centrada en las caras para los aniones - Nº de coordinación para ambos iones es 6 - Los cationes ocupan todos los huecos octaédricos

12 ZnS (blenda de zinc) Estructuras cristalinas - C.U: cúbica centrada en las caras para los aniones - Nº de coordinación para ambos iones es 4 - Los cationes ocupan la mitad de los huecos tetraédricos

13 CaF 2 (fluorita) Estructuras cristalinas - C.U: cúbica centrada en las caras para los cationes - Nº de coordinación para el catión y el anión son 8:4 - Los aniones ocupan todos los huecos tetraédricos

14 TiO 2 (rutilo) Estructuras cristalinas - C.U: hexagonal compacto para aniones - Nº de coordinación para el catión y el anión son 6:3 - Los cationes ocupan la mitad de los huecos octaédricos

15 La energía del enlace iónico Cuando un mol de iones positivos y un mol de iones negativos se aproximan desde el infinito hasta las posiciones de equilibrio que ocupan en el cristal, se produce un H llamado entalpía reticular ( H U ).M + (g) + X - (g) MX(s) Entalpía reticular La entalpía reticular (Energía reticular) es siempre negativa, se trata de un proceso exotérmico. Se puede calcular mediante el ciclo de Born - Haber.

16 La energía del enlace iónico El ciclo de Born - Haber M(s) + 1/2 X 2 MX(s)(g) H f (MX) H s (M) H dis (X 2 ) M(g) X (g) (M) A e (X) M + (g) + X - (g) H U (MX (g))

17 Hf + ½ Hdis + Hu + EA + EI + Hs = 0 Es un ciclo termodinámico consecuencia de la ley de Hess A mayor Hu: menor distancia interionica (Di = Rc + Ra) mayor intensidad del enlace químico menor solubilidad en agua del cristal

18 COMPUESTO Hu Hu COMPUESTO Hu Hu COMPUESTO Hu HuLiF1030KF808 MgCl LiCl834KCl701 SrCl LiI730KBr671 NaF922CsF734MgO3795 NaCl788CsCl660CaO3414 NaBr752CsBr636 NaI704CsI600

19 Li 1+ Na 1+ K 1+ Rb 1+ Cs 1+ F Cl Br I Distancia Interionica (DI) en picometro (pm)

20 inicio final La energía del enlace iónico Ciclo de Born - Haber para el NaCl Sublimación Disociación Ionización Afinidad electrónica Energía reticular


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