SÓLIDOS INORGÁNICOS

SÓLIDOS INORGÁNICOS
Tema 6.
Tema 7.
Tema 8.
Tema 9.
Tema 10.
Tema 11.
Tema 12.
Fundamentos
Sólidos metálicos
Sólidos iónicos
Sólidos covalentes
Sólidos moleculares
Defectos y no-estequiometría
Propiedades físicas de los sólidos
Casabó, J., Estructura atómica y enlace químico. Reverté, Barcelona, 1996.
Callister, W. D., Materials science and engineering. An introduction. 3ª Ed., John
Wiley and Sons, Nueva York, 1994.
Smart, L., Moore, E., Química del estado sólido. Una introducción. Addison-Wesley
Iberoamericana, Wilmington, 1995.
Shriver, D. F., Atkins, P. W., Inorganic chemistry. 3ª Ed., Oxford University Press, Oxford, 1999.
Douglas, B. E., McDaniel, D. H., Alexander, J. J., Concepts and models in inorganic chemistry. 3ª
Ed., John Wiley & Sons, Nueva York, 1994.
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2004
Tema 6. FUNDAMENTOS
Tipos de sólidos.
Estructura cristalina. Difracción de rayos X.
Redes y celda unidad.
Redes de Bravais.
Contenido de la celda unidad.
Número de coordinación.
http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Strucsol.html
http://dept.physics.upenn.edu/~heiney/talks/hires/hires.html
http://www.univ-lemans.fr:80/enseignements/chimie/01/theme0.html
http://neon.mems.cmu.edu/degraef/pg/pg_gif.html
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Tipos de sólidos
Sólidos cristalino
Es un ordenamiento de átomos, iones o moléculas que se unen entre sí mediante
las fuerzas de cohesión correspondiente, según un modelo regular repetitivo.
ƒ Sólidos metálicos
Los metales y las aleaciones son sistemas sólidos integrados por
átomos unidos por fuerzas de enlace metálico.
ƒ Sólidos iónicos
Son sólidos constituidos por aniones y cationes que se mantienen
unidos entre sí mediante fuerzas electrostáticas.
ƒ Sólidos covalentes
Son sólidos con un ordenamiento tridimensional en el que existen
enlaces covalentes entre todas las unidades estructurales.
ƒ Sólidos moleculares
Son sólidos formados por moléculas que se mantienen unidas
entre sí mediante fuerzas intermoleculares.
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Importancia tecnológica de los sólidos
ƒ Apariencia
• Piedras preciosas y
semipreciosas
ƒ Propiedades mecánicas
• Metales / aleaciones
• Cemento / Hormigón
• Cerámicas
• Lubricantes
• Abrasivos
ƒ Propiedades eléctricas
• Conductores metálicos
• Semiconductores
• Superconductores
• Electrolitos
• Piezoeléctricos
ƒ Propiedades magnéticas
ƒ
• Tecnología de grabación
Propiedades ópticas
•
•
•
•
Pigmentos
Fósforos
Láseres
Dobladores de frecuencia
de la luz
ƒ Catalizadores
• Zeolitas
ƒ
Sensores
• Sensores de oxígeno
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Estructura cristalina
Ley de Bragg
2d sen θ = nλ
ƒ Difracción de rayos X
Se basa en la dispersión de los rayos
X por los electrones de un sólido. Los
cristales sirven de eficaces mallas de
difracción para los rayos X.
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Redes y celda unidad (1)
ƒ Red cristalina es un ordenamiento infinito de puntos en el espacio, en el que
cada punto tiene idéntico entorno.
ƒ Estructura cristalina es el ordenamiento periódico de átomos en un cristal.
ƒ Cada cristal deriva de un bloque de construcción básico (“ladrillo”) que se
repite en todas las direcciones del espacio. Este bloque de construcción se
denomina celda unidad.
http://www.kings.edu/~chemlab/vrml/index.html
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Redes y celda unidad (2)
ƒ Red monodimensional
Es un conjunto de objetos espaciados de manera uniforme. La celda unidad
de una red monodimensional viene determinada por un único parámetro, a.
Estructura
cristalina
Red
a
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Redes y celda unidad (3)
ƒ Redes bidimensionales (2D)
Las redes bidimensionales son 5 (17 grupos espaciales).Los parámetros que
definen la celda unidad de una red bidimensional son dos distancias (a, b) y
un ángulo (γ).
http://jcrystal.com/steffenweber/JAVA/jwallpaper/J2DSPG.html
http://www.iucr.ac.uk/iucr-top/comm/cteach/pamphlets/14/14.html
cuadrada
a=b
γ = 90°
hexagonal
a=b
γ = 120°
rectangular
a≠b
γ = 90°
p4, p4mm,
p4gm
p3, p3m1, p31m,
p6, p6mm
pm, pg, p2mm,
p2mg, p2gg
rectangular
centrada
a≠b
γ = 90°
oblícua
a≠b
γ ≠ 90°
p1, p2
c2mm, cm
http://web.inter.nl.net/hcc/Hans.Kuiper/17system.htm
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Redes y celda unidad (4)
ƒ Redes tridimensionales (3D)
Las redes tridimensionales se forman
por repetición en las tres direcciones
del espacio de una celda unidad que
es un paralelepípedo definido por tres
distancias (a, b, c) y tres ángulos (α,
β, γ).
Primitiva: P
Centrada en
el cuerpo: I
Centrada en dos
caras: A, B, C
centrada en
las caras: F
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Sistemas cristalinos
Sistema
Celda unidad
Requisitos de simetría
Triclínico
a≠b≠c
α ≠ β ≠ γ ≠ 90º
Ninguno
Monoclínico
a≠b≠c
α = γ = 90º ≠ β
Un eje binario o un plano de
simetría
Ortorrómbico
a≠b≠c
α = β = γ = 90º
Tres ejes binarios o tres planos
perpendiculares entre sí
Tetragonal
a=b≠c
α = β = γ = 90º
Un eje de rotación cuaternario
o un cuaternario impropio
Trigonal
a=b=c
α = β = γ ≠ 90º
Un eje de rotación ternario
Hexagonal
a=b≠c
α = β = 90º; γ = 120º
Un eje de rotación senario o un
senario impropio
Cúbico
a=b=c
α = β = γ = 90º
Cuatro ejes de rotación
ternarios a 109.49º entre sí
Tipos de
celda unidad
International Tables for Crystallography, vol A
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Redes de Bravais
Cúbico
Tetragonal
Ortorrómbico
Monoclínico
Triclínico
P
Hexagonal
I
R
C
F
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Contenido de la celda unidad
2D
Vértices
Aristas
Caras
Interior
3D
1/8 átomo
en 8 vértices
Vértices 4 celdas 1/4
Aristas 2 celdas 1/2
Interior 1 celda 1
1/8 átomo
en 8 vértices
8 celdas
4 celdas
2 celdas
1 celda
1/8
1/4
1/2
1
1 átomo
en el centro
1/2 átomo
en 6 caras
1/8 átomo
en 8 vértices
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Número de coordinación
ƒ Es el número de átomos vecinos más proximos que rodean a un
determinado átomo.
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Redes
2D
Escher
http://library.thinkquest.org/11750/eschpage/MathClass1.html
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http://web.inter.nl.net/hcc/Hans.Kuiper/17system.htm
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