SÓLIDOS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS Fuerzas de atracción
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PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS SÓLIDOS La partículas en un sólido se encuentran ordenadas y en posiciones prácticamente fijas. Fuerzas de atracción intermoleculares intensas 9Conservan su propia forma y volumen 9Son prácticamente incompresibles 9No fluyen 9La difusión dentro de los sólidos es muy lenta Sólidos cristalinos Clasificación de los sólidos Sólidos amorfos SÓLIDOS CRISTALINOS 9 Ordenamiento general de largo alcance SÓLIDOS CRISTALINOS Presentan: 9 Caras (superficies planas) que forman ángulos definidos. 9 Formas regulares 9 Iones, moléculas o átomos se ubican en posiciones específicas ordenándose espacialmente en forma regular. b 9 Esta disposición se repite indefinidamente en las tres dimensiones generándose una red tridimensional ordenada. β = ∠ ac c α = ∠ bc a γ = ∠ ab Paralelepípedo: celda unitaria de todas las redes tridimensionales tienen SÓLIDOS CRISTALINOS Sistemas cristalinos PbS PbS ZrSiO·2H 4 CaSO 4 2O P: primitiva I: centrada en el cuerpo F: centrada en las caras C: centrada en dos caras dureza) definidos. SiO2 (Cuarzo cristalino) Redes de Bravais (14) 9 Sus propiedades (P. de fusión, Al2SiO4(OH, F)2 CaSO4·2H2O valores bien SÓLIDOS AMORFOS (sin forma) Sólido cristalino Sólido amorfo 9 Ordenamiento de corto alcance: el orden se restringe sólo a átomos vecinos. Ej: vidrios, cerámicos, polímeros). 9 Carecen de forma, ángulos y caras bien definidas. 9 La magnitud de las fuerzas intermoleculares varía de un punto a otro del sólido. Cuarzo (SiO2) Vidrio 9 No presentan punto de fusión definido. Funden de manera gradual en un amplio rango de temperaturas (se vencen F. intermoleculares de distinta intensidad) ESTADO SÓLIDO TIPOS DE SÓ SÓLIDOS CRISTALINOS IÓNICOS Las propiedades de un sólido dependerán de: 9 El tipo de partículas que lo formen. Cationes y aniones 9 El ordenamiento de las partículas. 9 La naturaleza y magnitud de las intermoleculares que existan entre ellas. fuerzas Fuerzas electrostáticas Duros, quebradizos, altos PF. Solubles en agua. Baja conductividad térmica y eléctrica. Buenos conductores en solución o fundidos Iónicos Tipos de sólidos cristalinos Covalentes Moleculares NaCl, Ca(NO3)2, MgO… Metálicos SÓLIDOS IÓNICOS TIPOS DE SÓ SÓLIDOS CRISTALINOS COVALENTES Átomos NaCl ZnS (Blenda o esfalerita) CaF2 (Fluorita) Enlaces covalentes Muy duros, PF muy altos. Insolubles en agua. Baja conductividad térmica y eléctrica C (diamante), C(grafito), cuarzo (SiO2)… SÓLIDOS COVALENTES SÓLIDOS COVALENTES Carbono grafito 1,42Å 3,40Å sp2 sp3 Carbono diamante Aislante eléctrico. PF: 3550°C TIPOS DE SÓ SÓLIDOS CRISTALINOS SÓLIDOS COVALENTES Fullereno ( C60) 12 caras pentagonales Nanotubos de Carbono 20 caras hexagonales MOLECULARES Moléculas sp2 Fuerzas intermoleculares de Van der Waals Puentes de H, dipolo-dipolo, dispersión Blandos, PF bajos, malos conductores del calor y la electricidad Estructuras tubulares (anillos de C de seis miembros). Hielo, naftalina, hielo seco (CO2) Long: 1 mm; diam: 2-30nm. SÓLIDOS MOLECULARES SÓLIDOS MOLECULARES I2 (iodo) Intramolecular Enlaces fuertes entre átomos. Celda unidad H2O (hielo) S8 Intermolecular Enlaces débiles entre moléculas Fuerzas de London Pf = 115ºC P4 (fósforo blanco) SÓLIDOS METÁLICOS SÓLIDOS METÁLICOS 9 Son densos. METÁ METÁLICOS 9 Cristalizan, por lo general, en las siguientes redes: Cationes y electrones libres Fuerzas electrostáticas entre los cationes y el mar de electrones Desde blandos hasta muy duros PF desde bajos hasta muy altos Excelente conductividad térmica y eléctrica Todos los elementos metálicos SÓLIDOS METÁLICOS Tipo de sólido Partí Partículas del só sólido Fuerzas entre partí partículas Iónico Cationes y aniones Atracciones Baja conductividad electrostáticas eléctrica y térmica. Duros y quebradizos. PF altos. Covalente de red Átomos Enlaces covalentes Molecular Átomos o moléculas Dispersión Dipolo-dipolo Puente de hidrógeno Metálico Átomos Enlaces metálicos Son dúctiles y maleables. La atracción entre electrones y capas de cationes no se modifica Plagioclasas: 9 Dos compuestos se denominan isomorfos cuando adoptan la misma estructura cristalina Condiciones para el isomorfismo Baja conductividad eléctrica y térmica. Muy Duros. PF muy alto. Ejemplos KCl, NaNO3, MgO, CaBr2 C diamante C grafito Cuarzo (SiO2). Baja conductividad Ar, CH4, eléctrica y térmica. O2, CO2, Blandos H2O, S8 PF variable: bajo a moderadamente alto Conductividad térmica y eléctrica, Blandos – duros Maleables, dúctiles, PF variable Todos los elementos metálicos. (Cu, Fe, Pt, Au, etc) ISOMORFISMO ISOMORFISMO- POLIMORFISMO Isomorfismo Propiedades Albita-Anortita (Na,Ca)(Si,Al)3O4 - triclínico - Albita: NaAlSi3O8 o Na2O·Al2O3·6SiO2 Anortita: CaAl2Si2O8 o CaO·Al2O3·2SiO2 9 Misma fórmula 9 Las unidades estructurales no deben diferir en más de un 15% en su tamaño. 9 Sus cargas no deben diferir en más de una unidad, ej. +1 y +2 9 Si los aniones son poliatómicos, deben tener la misma geometría molecular Ejemplos: plagioclasas, olivino, coltan…… Olivino: Forsterita-Fayalita (Mg,Fe)SiO4 -ortorrombico - Forsterita: MgSiO4 Fayalita: FeSiO4 POLIMORFISMO POLIMORFISMO Un compuesto presenta polimorfismo cuando puede adoptar más de una estructura cristalina Ejemplo: Otros ejemplos: ZnS: blenda (esfalerita) SiO2 wurtzita Cúbica Tres arreglos espaciales diferentes de átomos de Si y O cuarzo ~1200K tridimita ~1800K cristobalita Hexagonal CaCO3: calcita aragonita Trigonal Ortorrómbica Trigonal Monoclínico Tetragonal
