Sólidos metálicos

Sólidos
• Amorfos (ej. goma, parafina, manteca)
• Cristalinos (ej. Cu, NaCl, diamante, grafito)
• Átomos, iones o moléculas forman una
estructura ordenada.
• Una misma sustancia puede formar
más de un tipo de estructura cristalina
(ej. S, C)
Sólidos cristalinos
Celda Unidad
Es la menor porción de cristal que al ser repetida en
todas las direcciones regenera el cristal completo.
Estructura de Sólidos: Celdas unidad cúbicas
Cúbica Simple
Cúbica centrada
en el cuerpo
Cúbica centrada en
las caras
Celda cúbica
centrada en
las caras y
cúbica
centrada en el
cuerpo
Clases de sólidos cristalinos
Clase
Metálicos
Interacción
Red de cationes“mar de e-”
Ejemplo
Características
Cu°, Ag°,
Au°, Fe°
Maleables, brillantes,
buenos conductores
térmicos y eléctricos.
Iónicos
Red de cationes y
aniones
NaCl, ZnS
Duros, quebradizos, alto
Peb y Pf, conductores
eléctricos al estado
fundido o en solución
acuosa.
Covalentes
Unión covalente
B, C, SiO2
Duros, rígidos,
quebradizos, alto Peb y
Pf, insolubles en agua.
Moleculares
Fuerzas
intermoleculares
I2, hielo,
glucosa,
BeCl2
Bajo Peb y Pf,
quebradizos si están
puros.
Empaquetamientos compactos de esferas
Capa de esferas
empacadas en
forma compacta
AB-AB
ABC-ABC
Empaquetamiento cúbico compacto
Celda unidad cúbica
centrada en las caras
Empaquetamiento hexagonal compacto
Celda unidad hexagonal
Huecos presentes en
empaquetamientos
compactos
Posición de los huecos tetraédricos en
una celda cúbica centrada en las caras
Sólidos metálicos
Sólidos metálicos
• Empaquetamiento hexagonal compacto
(Mg, Zn),
n° coordinación: 12
• Empaquetamiento cúbico compacto (Al,
Ag, Cu).
n° coordinación: 12
• Estructura cúbica centrada en el cuerpo
(Fe, Na, K).
n° coordinación: 8
Propiedades de los sólidos metálicos
• Brillo
• Maleabilidad
• Buena conductividad térmica y
eléctrica
Aleaciones
Aleación: Mezcla de dos o más metales
• Homogéneas: ej, bronce (Zn y Pb en Cu°;
Cu-Ni usado en monedas).
• Heterogéneas: ej. amalgama de Pb en Hg;
Pb-Sn.
Aleaciones
Sustitucional
Insercional
• radios y número de ede valencia similares
• radios y número de e- de
valencia diferentes.
• mayor dureza
• mayor dureza
• menor conductividad.
• Ej: acero inoxidable: Fe°-Cr
o Ni, C.
• Ej: Cu-Zn
Sólidos iónicos
Estructura del NaCl
Estructura del NaCl
• Coordinación c:a 6:6
• rc / ra : 0,41 - 0,73
• Ej.: NaCl, KBr, MgO,
CaO, AgCl.
Estructura del CsCl
Estructura del CsCl
• Coordinación c:a 8:8
• rc / ra : > 0,73
• Ej.: CsCl, CsI.
Estructuras derivadas de
empaquetamientos compactos
• Huecos tetraédricos
• Huecos octaédricos
n:h. oct. : h. tet. = 1:1:2
Relación de radios iónicos
• 0,22< rc / ra < 0,41 : h. tetraédrico (coord. 4)
• 0,41< rc / ra < 0,73 : h. Octaédrico (coord. 6)
• rc / ra > 0,73: Estructura tipo CsCl (coord. 8)
Estructuras derivadas de empaquetamientos
compactos
Fórmula
(empaq.)
n
h. oct. h. tet. coord. Red
c:a
CA (ecc)
1A
1C
-----
6:6
NaCl
1A
-----
½C
4:4
ZnS (blenda)
1A
1C
-----
6:6
NiAs
1A
-----
½C
4:4
ZnS (wurtzita)
CA2 (ecc)
1C
-----
1A
8:4
CaF2 (fluorita)
C2A (ecc)
1A
-----
1C
4:8
Li2O
(antifluorita)
CA (ehc)
Sólidos Moleculares
• En cada nodo de la celda unidad hay una
molécula.
• Ej: sacarosa: cristalina; puentes de H.
hielo: cristalino; puentes de H.
Sólidos Covalentes
• En cada nodo del cristal hay un
átomo. unido por enlaces covalentes.
• red a través de todo el cristal.
• materiales rígidos; alto Pf y Peb.
• Ej: carbono diamante, carbono grafito.
Diamante
Grafito
Clasificación de los conductores
eléctricos
• Aislantes: gases, sólidos iónicos o
covalentes, compuestos orgánicos.
• Conductor metálico: metales (grafito).
• Semiconductor: cristal de silicio con
impurezas.
• Superconductor: metales, cerámicas
Tipos de
conductores
eléctricos
Modelo de bandas para un metal
Modelo de conducción de bandas
Diamante
Metal
Modelo de bandas para un semiconductor
(a) tipo n , (b) tipo p
Energía Reticular
• es la cantidad de energía necesaria para
separar un mol de un compuesto iónico para
formar los iones gaseosos.
NaCl(s) → Na+(g) + Cl-(g)
∆H = 788 kJ
• Aumenta a mayor carga y menor tamaño de
los iones.
Energía Reticular: factores influyentes
Tamaño Iónico
Ciclo de Born-Haber: cálculo de U
Ciclo de Born-Haber: cálculo de U
Estructuras de sólidos: Difración de rayos X
Estructuras de sólidos: Difración de rayos X
• Si una onda atraviesa una rendija estrecha (λ ≈
ancho rendija) se desvía (difracción).
• Al atravesar una red de difracción, las ondas se
difractan, se refuerzan o se anulan generando
un patrón de difracción (áreas claras u oscuras).
• En un cristal, el espaciamiento es ≈ 2 - 20 Å, del
orden de λ para los rayos X.
Difracción de rayos X: Ecuación de Bragg
nλ = 2 d sen θ
Densidad del sólido y el líquido
H2 O
Naftaleno
Curvas de
Solubilidad
MATERIAL ADICIONAL
Ni3As2
H2O
Sólidos covalentes
C Diamante
C Grafito
Structures of Solids
Crystal Structure of Sodium Chloride