ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS
TEMA 3
TIPOS DE SÓLIDOS
Sólidos cristalinos
Los átomos, iones o moléculas se empaquetan en un
arreglo ordenado
Sólidos covalentes ( diamante, cristales de cuarzo), sólidos metálicos,
sólidos iónicos.
Sólidos amorfos
No presentan estructuras ordenadas
Vidrio y hule
SÓLIDOS CRISTALINOS
Estructura de los sólidos cristalinos
Celda unitaria
Es la unidad estructural de un sólido cristalino. Mínima unidad que da
toda la información acerca de la estructura de un cristal
SÓLIDOS CRISTALINOS
Estructura de los sólidos cristalinos
Celda unitaria
SÓLIDOS CRISTALINOS
La estructura del sólido cristalino se representa mediante
la repetición de la celda unidad en las tres direcciones del
espacio
Celda
unidad
Translación
eje y
Translación
eje X
Translación
eje Z
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de celdas unitarias
Sistemas
cúbico
tetragonal
ortorrómbico
monoclínico
triclínico
hexagonal
romboédrico
a=b=c
a=bc
abc
abc
abc
a = b c
a=b=c
a = b = g =90º
a = b = g =90º
a = b = g =90º
a = g =90º b90º
a  b  g 90º
a = b =90º g =120º
a=b= g 90º
SÓLIDOS CRISTALINOS
Empaquetamientos de esferas
Las esferas se empacan de forma distinta. Cada arreglo distinto
presenta un número de coordinación
Empaquetamiento no compacto
– Celda unitaria
Celda cúbica simple
– Celda unitaria
Celda cúbica centrada en el cuerpo
Empaquetamiento compacto
– Celda unitaria
Celda cúbica centrada en las caras (ABC)
– Celda unitaria
Celda hexagonal compacta (ABA)
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica simple (sc)
Ejemplos : α-Po, Hg
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica simple (sc)
Cúbica simple
Nº de coordinación:6
Átomos por celda: 8 vértices*1/8 =1
Relación entre la longitud de arista y el
radio del átomo: 2r = a
Eficacia del empaquetamiento: 52%
r
a
V ocupado
V celda
=
 4 3  r 3
a
3
=
 4 3  r 3
(2r)
3
=

6
= 0 . 52
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)
Ejemplos: Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en C
elúcuerpo
(bcc)
b ica ce n
tra d a e n e l cu e rp o
N º d e c o o rd in a c ió n :8
C ú b ica ce n tra d a e n e l cu e rp o
Á to m o s p o r c e ld a : 8 a ris ta s *1 /8 + 1 c e n tro = 2
c
R e la cN
ióºn deen tre
g itu
c o olardloinn a
c iódnd:8e a ris ta y e l ra d io d e l á to m o :
b
r =
c
c
2
2
C ú b ic a
2
E fic a c ia d e l e m p a q u e ta m ie n to : 6 8 %
3a
r =
b =a +a
2
2
2
2
c = a + b = 3a
a(3a 2 ) 1 /2
c= 4r =
2
4
R e la c ió n e n tre la lo n g itu d d e a ris ta y e l ra d io d e l á to m
b
2
3 to
a m o s p o r c e ld a : 8 a ris ta s *1 /8 + 1 c e n tro = 2
Á
2
b =a +a
c e2n tra2d a e2n e l c2u e rp o
c = a + b = 3a
2 1 /2
c= 4r = (3a )
b
V ocupado
=
42  4 3  r
3
3
=
2  4 3  r
3
=
3
= 0 . 68
4r
V celda
8
a
E fic a c ia d e l e m p a q u(e ta m ie)n to : 6 8 %
3
V ocupado
2  4 3  r
=
(B C C ): F e , C r, M o , W , Ta , B a . 3
V celda
a
3
3
=
2  4 3  r
( 4r
3
)
3
3
=
3
8
= 0 . 68
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc) (Empaquetamiento
compacto ABC)
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc)
Ejemplos: NaCl
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc)
4r
a
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc) (Empaquetamiento compacto
ABA)
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc)
Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd, Ti
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc)
H e xa g o n a l (h .c.):
H e xa g o n a l (h .c.):
N º d e c o o rd in a c ió n :1 2
N º d e c o o rd in a c ió n :1 2
Á to m o s p o r c e ld a : 2
cc
Á to m o s p o r c e ld a : 2
P a ra e l h e x á g o n o (3 c e ld a s ):
P a ra e l h e x á g o n o (3 c e ld a s ):
2 rtic
vé ertic
+ s2x 1c/2
a ra
/2 =+6 3
c emnotro
1 21 vé
s x 1e/6s x+ 1
2 /6
c a ra
+ 3scx
e1
n tro
á to
s = 6 á to m o s
E fic a c ia d e l e m p a q u e ta m ie n to : 7 4 %
E fic a c ia d e l e m p a q u e ta m ie n to : 7 4 %
P a rá m e tro s : a = a n c h o d e l h e x á g o n o
a
P a rá m e tro s : a = a n c h o d e l h e x á g o n o
c = a ltu ra ; d is ta n c ia e n tre d o s p la n o s
c = a ltu ra ; d is ta n c ia e n tre d o s p la n o s
a
ra zo n a x ia l c /a p a ra e s fe ra s e n c o n ta c to = 1 .6 3 3
B e c /a = 1 .5 8
ra zo n a x ia l c /a p a ra e s fe ra s e n c o n ta c to = 1 .6 3 3
C d c /a = 1 .8 8
B e c /a = 1 .5 8
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales iónicos
Características
– La cohesión se debe a enlaces iónicos (50-100 kJ/mol)
– Formados por especies cargadas
– Aniones y cationes de distinto tamaño
Propiedades
– Duros y quebradizos
– Puntos de fusión altos
– En estado líquido y fundido son buenos conductores de la
electricidad
Ejemplos
– NaCl, Al2O3, BaCl2, sales y silicatos
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales covalentes
Características
– La cohesión cristalina se debe únicamente a enlaces
covalentes (100-1000 kJ/mol)
Propiedades
– Duros e incompresibles
– Malos conductores eléctricos y del calor
Ejemplos
– 2 alótropos de carbón (Cgrafito y Cdiamante, cuarzo (SiO2)
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales covalentes
– 2 alótropos de carbón Cgrafito y Cdiamante
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales moleculares
Características
– Formados por moléculas
– Unidos por fuerzas de Vas der Waals (1 kJ/mol) o enlaces
por puentes de H
Propiedades
– Blandos, compresibles y deformables
– Puntos de fusión bajos
– Malos conductores del calor y electricidad
Ejemplos
– SO2, I2, H2O(s)
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales metálicos
Características
– Cada punto reticular está formado por un átomo de un
metal
– Los electrones se encuentran deslocalizados en todo el
cristal
Propiedades
– Resistentes debido a la deslocalización
– Debido a la movilidad de los electrones, buenos
conductores de la electricidad
Ejemplos
– Ca, Na, Li
SÓLIDOS AMORFOS
Los átomos o moléculas que lo forman no se encuentran
en posiciones fijas del cristal y por tanto, carecen de una
distribución tridimensional regular
Vidrio
Producto de fusión de materiales inorgánicos que se han enfriado a un
estado sólidos sin cristalizar
Sus principales componentes son
– SiO2, NaO2 y B2O3 fundidos
El color del vidrio es debido a la presencia de iones metálicos
–
–
–
–
Fe2O3, CuO
UO2
CoO, CuO
Au y Cu
color verde
color amarillo
color azul
color rojo
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