ESTRUCTURA DE LOS SOLIDOS CRISTALINOS.pptx

SISTEMAS CRISTALINOS

1. TEMA 3
ESTRUCTURA DE LOS
SÓLIDOS

2. Sólidos cristalinos
Los átomos, iones o moléculas se empaquetan en un arreglo ordenado
Sólidos covalentes ( diamante, cristales de cuarzo), sólidos metálicos, sólidos
iónicos.
Sólidos amorfos
No presentan estructuras ordenadas
Vidrio y hule
TIPOS DE SÓLIDOS

3. Estructura de los sólidos cristalinos
Celda unitaria
Es la unidad estructural de un sólido cristalino. Mínima unidad que da
toda la información acerca de la estructura de un cristal
SÓLIDOS CRISTALINOS

4. Estructura de los sólidos cristalinos
Celda unitaria
SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOS

5. SÓLIDOS CRISTALINOS
La estructura del sólido cristalino se representa mediante
la repetición de la celda unidad en las tres direcciones del
espacio
Celda
unidad
Translación
eje y
Translación
eje X
Translación
eje Z

6. Sistemas
cúbico a = b = c =90º
tetragonal a = b  c =90º
ortorrómbicoa  b  c =90º
monoclínicoa  b  c =90º 90º
triclínicoa  b  c  90º
hexagonal a = b c 90º
=120º
romboédricoa = b = c 90º
SÓLIDOS CRISTALINOSSÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de celdas unitarias

7. Empaquetamientos de esferas
Las esferas se empacan de forma distinta. Cada arreglo distinto
presenta un número de coordinación
Empaquetamiento no compacto
Celda unitaria Celda cúbica simple
Celda unitaria Celda cúbica centrada en el cuerpo
Empaquetamiento compacto
Celda unitaria Celda cúbica centrada en las caras (ABC)
Celda unitaria Celda hexagonal compacta (ABA)
SÓLIDOS CRISTALINOS

8. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica simple (sc)
Ejemplos : α-Po, Hg

9. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica simple (sc)
a
r

10. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)
Ejemplos: Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba

11. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)
C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o
N º d e c o o r d i n a c i ó n : 8
Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 1 c e n t r o = 2
R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l r a d i o d e l á t o m o :
4
a 3
r
E f i c a c i a d e l e m p a q u e t a m i e n t o : 6 8 %
C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o ( B C C ) : F e , C r , M o , W , T a , B a .

b
2
= a
2
+ a
2

c
2
= a
2
+ b
2
= 3 a
2

c = 4 r = ( 3 a
2
)
1 / 2

 
68.0
8
3
)
3
r4(
r342
a
r342
V
V
3
3
3
3
celda
ocupado







C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o
N º d e c o o r d i n a c i ó n : 8
Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 1 c e n t r o = 2
R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l r a d i o d e l á t o m o :
4
a 3
r
E f i c a c i a d e l e m p a q u e t a m i e n t o : 6 8 %
C ú b i c a c e n t r a d a e n e l c u e r p o ( B C C ) : F e , C r , M o , W , T a , B a .

 
68.0
8
3
)
3
r4
(
r342
a
r342
V
V
3
3
3
3
celda
ocupado







a
c
b

12. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc) (Empaquetamiento
compacto ABC)

13. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc)
Ejemplos: NaCl

14. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc)
C ú b i c a c e n t r a d a e n l a s c a r a s ( F . C . C . ) :
N º d e c o o r d i n a c i ó n : 1 2
Á t o m o s p o r c e l d a : 8 a r i s t a s * 1 / 8 + 6 c a r a s * 1 / 2 = 4
R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e a r i s t a y e l
r a d i o d e l á t o m o : ( 4 r )
2= a
2+ a
2
E f i c a c i a d e l e m p a q u e t a m i e n t o : 7 4 %
C o b r e
 
74.0
2
r4
r34
a
r344
V
V
2/1
3
3
3
celda
ocupado





a
4r

15. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc) (Empaquetamiento compacto ABA)

16. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc)
Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd, Ti

17. SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc)
Hexagonal (h.c.):
Nº de coordinación:12
Átomos por celda: 2
Para el hexágono (3celdas):
12 vérticesx1/6 +2 carasx1/2 +3centro=6átomos
Eficacia del empaquetamiento: 74%
Parámetros: a = ancho del hexágono
c= altura; distancia entre dos planos
razon axial c/a para esferas en contacto=1.633
Be c/a = 1.58
Cd c/a = 1.88
Hexagonal compacta (h.c): Be, Mg, Zn, Cd, Ti

Hexagonal (h.c.):
Nº de coordinación:12
Átomos por celda: 2
Para el hexágono (3celdas):
12 vérticesx1/6 +2 carasx1/2 +3centro=6átomos
Eficacia del empaquetamiento: 74%
Parámetros: a = ancho del hexágono
c= altura; distancia entre dos planos
razon axial c/a para esferas en contacto=1.633
Be c/a = 1.58
Cd c/a = 1.88
Hexagonal compacta (h.c): Be, Mg, Zn, Cd, Ti

c
a

18. Tipos de cristales
Cristales iónicos
Características
La cohesión se debe a enlaces iónicos (50-100 kJ/mol)
Formados por especies cargadas
Aniones y cationes de distinto tamaño
Propiedades
Duros y quebradizos
Puntos de fusión altos
En estado líquido y fundido son buenos conductores de la electricidad
Ejemplos
NaCl, Al
2O
3, BaCl
2, sales y silicatos
SÓLIDOS CRISTALINOS

19. Tipos de cristales
Cristales covalentes
Características
La cohesión cristalina se debe únicamente a enlaces covalentes (100-1000
kJ/mol)
Propiedades
Duros e incompresibles
Malos conductores eléctricos y del calor
Ejemplos
2 alótropos de carbón (C
grafito y C
diamante, cuarzo (SiO
2)
SÓLIDOS CRISTALINOS

20. SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales covalentes
2 alótropos de carbón C
grafito
y C
diamante

21. Tipos de cristales
Cristales moleculares
Características
Formados por moléculas
Unidos por fuerzas de Vas der Waals (1 kJ/mol) o enlaces por puentes de H
Propiedades
Blandos, compresibles y deformables
Puntos de fusión bajos
Malos conductores del calor y electricidad
Ejemplos
SO
2, I
2, H
2O(s)
SÓLIDOS CRISTALINOS

22. SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
Cristales metálicos
Características
Cada punto reticular está formado por un átomo de un metal
Los electrones se encuentran deslocalizados en todo el cristal
Propiedades
Resistentes debido a la deslocalización
Debido a la movilidad de los electrones, buenos conductores de la electricidad
Ejemplos
Ca, Na, Li

23. Los átomos o moléculas que lo forman no se encuentran en
posiciones fijas del cristal y por tanto, carecen de una distribución
tridimensional regular
Vidrio
Producto de fusión de materiales inorgánicos que se han enfriado a un
estado sólidos sin cristalizar
Sus principales componentes son
SiO
2
, NaO
2
y B
2
O
3
fundidos
El color del vidrio es debido a la presencia de iones metálicos
Fe
2O
3, CuO color verde
UO
2 color amarillo
CoO, CuO color azul
Au y Cu color rojo
SÓLIDOS AMORFOS