Sólidos

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Estado Sólido
Estado Sólido
El concepto de empaquetamiento compacto en 2D
El concepto de empaquetamiento compacto en 3D
La celda cúbica simple no es compacta
La celda cúbica centrada en el cuerpo no es compacta
La celda cúbica centrada en las caras sí es compacta
4 círculos
Más de 4 círculos
Estado Sólido
Huecos en los empaquetamientos compactos
Hueco tetraédrico
Hueco octaédrico
A cada anión en un empaquetamiento compacto lo rodean seis
huecos octaédricos y ocho tetraédricos
En promedio, encontramos un hueco octaédrico y dos
tetraédricos por cada anión en un empaquetamiento compacto
Estado Sólido
Estado Sólido
Estado Sólido
En sólidos iónicos, los aniones forman el empaquetamiento
y los cationes ocupan los huecos
El número de coordinación del anión, Na,
en un sólido CcAa se calcula según
Número de coordinación : en sólidos iónicos es el número de aniones
que rodean a un catión o el número de cationes que rodean a un anión
Nc x c = Na x a
El número de coordinación del catión , Nc, depende de r c/ra
El catión rodeado de Nc aniones de carga Qa
siente una carga negativa total de Qa x Nc
rc/ra
Nc
0,22 – 0,41
4
Mayor carácter covalente
0,41 – 0,73
6
Mayor carácter iónico
> 0,73
8
No es
empaquetamiento
compacto
El anión rodeado de Na cationes de carga Qc
siente una carga positiva total de Qc x Na
La electroneutralidad se preserva sólo si
Qa x Nc = Qc x Na
Estado Sólido
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Por otro lado, la fórmula CcAa nos dice que
Qa x a = Qc x c
Problema 5. ¿Cuántos aniones rodean a un anión determinado
en un empaquetamiento compacto? Determinar Nc y Na para
los siguientes sólidos iónicos: FeO, ZnS, CdCl2, CsCl.
Dividiendo esta ecuación por
Qa x Nc = Qc x Na
En la misma capa: 6
En la capa superior: 3
a / Nc = c / Na
En la capa inferior: 3
Na x a = Nc x c
Total: 12
Comprobar con NaCl, MgO, CaCl 2, Al 2O3
Estado Sólido
Estado Sólido
Algunos sólidos iónicos típicos
a. FeO
rc: 82 pm
ra: 132 pm
rc / ra: 82 / 132: 0,62
Nc = 6
Na = N c
rc: 74 pm
ra: 184 pm
rc / ra : 74 / 184: 0,40
Nc = 4
Na = N c
rc : 103 pm
ra : 181 pm
rc / ra: 103 / 181: 0,57
Nc = 6
Na = Nc / 2 = 3
rc : 174 pm
ra : 181 pm
rc / ra: 174 / 181: 0,96
Nc = 8
Na = N c
NaCl
b. ZnS
c. CdCl 2
d. CsCl
Haluros alcalinos, óxidos alcalino-térreos y óxidos de metales
de transición bivalentes
Estado Sólido
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CsCl
CaF2
Ca2 +
F-
Cloruros, bromuros y yoduros de rubidio y cesio
Fluoruros de metales bivalentes grandes
Estado Sólido
Estado Sólido
Energía reticular de un sólido iónico
ZnS
Energía que se libera cuando se forma un mol del sólido a
partir de sus iones en fase gaseosa
Na+g + Cl-g  NaCls
Ur∝
Ur < 0
QaQc
r ar c
Q = cargas de los iones, r = radios iónicos
Sulfuros de metales bivalentes y óxido de berilio
Estado Sólido
Ur∝
Estado Sólido
QaQc
r ar c
Ur∝
Ur en kJ / mol
Ur en kJ / mol
Li+
Na+
F1036
923
Cl853
787
Br807
747
I757
704
K
821
715
682
649
785
740
689
659
660
631
630
604
+
Rb
Cs+
+
QaQc
r ar c
OH-
O2 -
Na+
Mg2 +
900
3006
2481
3791
Al3 +
5627
15916
Estado Sólido
Estado Sólido
Problema 6. Cuál de los siguientes compuestos iónicos tendrá la
mayor energía reticular?
1. MgCl2
Problema 7. Cuál de los siguientes compuestos iónicos requerirá más
energía por mol que el CaS(s) para descomponerse en sus iones
gaseosos?
1. NaF (s)
2. MgBr2
2. SrS(s)
3. NaBr
3. AlN(s)
4. CaCl 2
4. MgBr 2(s)
5. CaBr 2
5. SrSe(s)
Estado Sólido
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Ciclo de Born-Haber – una alternativa
termodinámica al cálculo de la Ur
El enlace metálico en la Tabla Periódica
Na+( g ) + Cl-( g )
PI
Ur
NaCl( s )
Hf
AE
Hs u b l
Na( g ) + Cl( g )
Na( s ) + Cl2 ( g
)
½Hd i s o c
1
H f  U r  H subl  Hdisoc  PI  EA
2
Estado Sólido
Números de coordinación en sólidos metálicos
En un metal con estructura cúbica simple, el número de
coordinación de cada átomo metálico es 6
Estado Sólido
En un metal con estructura cúbica centrada en las caras, el
número de coordinación de cada átomo metálico es 12
Estado Sólido
En un metal con estructura cúbica centrada en el cuerpo, el
número de coordinación de cada átomo metálico es 8
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