UNJuFacultad de Ingeniería - Cátedra de QUIMICA II – 2020 - Guías de Laboratorio Página 1 Laboratorio N°3 - Modelos de Cristales Objetivo Analizar algunos modelos de celdas unitarias de metales y caracterizarlos en forma completa. Analizar algunos modelos de celdas unitarias de compuestos iónicos y caracterizarlos en forma completa. ESTRUCTURAS CRISTALINAS En la naturaleza, la materia se puede presentar en tres formas distintas: gas, líquido o sólido. Cada una se diferencia de las otras por presentar características distintas en cuanto a, por ejemplo, forma, volumen, fluidez, compresibilidad. Estas propiedades físicas dependen de la intensidad de las fuerzas que existen entre las partículas que forma la materia. Para estudiar el estado sólido y las estructuras cristalinas, vea ATENTAMENTE el siguiente video, https://youtu.be/mfR_KY81H1Q Para complementar lo que ha visto, y para ver y escuchar el mismo tema contado por otro docente, vea ATENTAMENTE el siguiente video. https://youtu.be/hd4unkd5Y-c HUECOS Los espacios no ocupados (vacíos) de una estructura reciben el nombre de huecos o intersticios. Así por ejemplo, el espacio vacío que queda en el centro de la estructura cúbica simple constituye un hueco cúbico; el espacio vacío que queda en el centro del triángulo formado por tres átomos constituye un hueco triangular. Cuando seis átomos iguales se sitúan en los vértices de un octaedro, el espacio vacío que dejan en el centro se denomina hueco octaédrico. Cuando cuatro átomos iguales se sitúan en los vértices de un tetraedro, el espacio vacío que dejan en el centro se denomina hueco tetraédrico En las siguientes figuras se representan algunos huecos en una estructura fcc: Una vez entendido lo visto, está en condiciones de completar la siguiente Tabla TABLA N° 1 Estructura N° de átomos N° de Coord. Relación parámetro de red y radio atómico Frac. de emp. teórica Frac. de emp. “experim” Tipo y N° de huecos C SIMPLE BCC FCC HCP Para completar la sexta columna, “Fracción de empaquetamiento experimental”, considere que Usted armó esos modelos y obtuvo lo que se representa gráficamente en la página siguiente con las dimensiones señaladas. A partir de las mismas, puede calcular el volumen ocupado por los átomos y el volumen de la celda unitaria. cubica simple UNJuFacultad de Ingeniería - Cátedra de QUIMICA II – 2020 - Guías de Laboratorio Página 2 50 mm cubica centrada en el cuerpo 20 mm 46 mm cúbica centrada en las caras 15 mm 43 mm UNJuFacultad de Ingeniería - Cátedra de QUIMICA II – 2020 - Guías de Laboratorio Página 3 SÓLIDOS IÓNICOS Los compuestos iónicos se forman por reacción de metales con no metales. Se pueden describir como una estructura base (cs, bcc, fcc o hcp) para uno de los iones en las que están insertos en los huecos los iones de carga opuesta. Entre las estructuras más comunes que pueden adoptar los compuestos iónicos están: TIPO CsCl NaCl : CaF2: ZnS, blenda: ZnS, wurtzita TiO2 , rutilo VIDEO https://dqino.ua.es/rtm/quim-inorg-estruct/cloruro-de-cesio.html https://dqino.ua.es/rtm/quim-inorg-estruct/cloruro-de-sodio.html https://dqino.ua.es/rtm/quim-inorg-estruct/fluoruro-de-calcio.html https://dqino.ua.es/rtm/quim-inorg-estruct/sulfuro-de-cinc-blenda.html https://dqino.ua.es/rtm/quim-inorg-estruct/sulfuro-de-cinc-wurtzita.html https://youtu.be/R7dgmkpjjP8 Observación: En los enlaces anteriores, excepto el último, tiene información completa para analizar las distintas estructuras. Puede, entre algunas acciones, ver cómo es la formación de los distintos compuestos a partir de la estructura base y el llenado de los huecos, girar la representación tridimensional, , agrandar y disminuir el tamaño de la misma. Una vez entendido: 1) Complete la siguiente Tabla TABLA N° 2 Huecos Ocupados Estructur Celda unitaria a base tipo (Eb) Partículas que forman la Eb Tipo Ion Fracción ocupada (excepto rutilo) N° Coordinación + - N° de Iones + - CsCl NaCl CaF2 blenda wurtzita rutilo 2) Determine la fórmula mínima de cloruro de cesio, cloruro de sodio, fluorita, blenda, wurtzita y rutilo, a partir del número de iones determinado en el punto anterior 3) Indique si las estructuras de cloruro de sodio, fluorita, wurtzita y rutilo cumplen con la relación de los radios. CUESTIONARIO ADICIONAL 1. Demuestre que la fracción de empaquetamiento de una estructura cúbica simple (cs) es 0,52 y de una cúbica centrada en el cuerpo (bcc) es 0,68 2. Esta es la celda unidad de un hipotético metal: (a) ¿A qué sistema cristalino pertenece esta celdilla unidad? (b) ¿Cómo se llama esta estructura cristalina? (c) Calcule la densidad del metal sabiendo que su peso atómico es114 g/mol.
