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Características Macroscópicas de los Sólidos
• Tienen forma y volumen propio.
• Son prácticamente incompresibles.
• No fluyen.
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Características corpusculares de los sólidos.
• Las fuerzas intermoleculares son bastante intensas como para mantener las partículas en posiciones casi fijas.
• No son compresibles porque las partículas no tienen mucho espacio libre entre ellas.
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Cambios de estado:
inversa
o condensación
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Cambios de fase
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Obtención del estado sólido
• Una sustancia pura en estado líquido
• Un solido
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Tipos de sólidos
• Cristalinos: las partículas que los forman se encuentran en una disposición ordenada, fija y regular. Ej. Cuarzo y Diamante
• Amorfos: las partículas no ocupan posiciones regulares. Ej.: hule y vidrio.
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Pirita, Fluorita y Amatista, ejemplos de sólidos cristalinos.
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Sólidos amorfos
Amorfo: sin forma
La magnitud de las fuerzas intermoleculares varía de un punto a
otro del sólido.
Las propiedades presentan rangos de variación según las
diferentes zonas del sólido.
No presentan punto de fusión definido
Carecen de forma y caras definidas
Las partículas que los componen no presentan una distribución
ordenada.
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Sólido cristalino Sólido amorfo
Cuarzo (SiO2) Vidrio
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Las propiedades de un sólido dependerán de:
El tipo de partículas que lo formen.
El ordenamiento de las partículas.
La naturaleza y magnitud de las fuerzas intermoleculares que existan entre ellas.
Tipos de sólidos cristalinos
Iónicos
Covalentes
Moleculares
Metálicos
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Isomorfismo
Dos compuestos se denominan isomorfos cuando adoptan la misma estructura cristalina
Misma fórmulaLas unidades estructurales no deben diferir en más de un 15% en
su tamañoSus cargas no deben diferir en más de una unidad, ej. +1 y +2Si los aniones son poliatómicos, deben tener la misma geometría
molecular
Condiciones para el isomorfismo:
Ejemplos: NaNO3 y CaCO3; NaNO3 y NaClO3
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Polimorfismo
Un compuesto presenta polimorfismo cuando
puede adoptar más de una estructura cristalina
Ejemplo: SiO2
cuarzo tridimita cristobalita~1200K ~1800K
Tres arreglos espaciales diferentes de átomos de Si y O
Otos ejemplos:
ZnS: blenda y wurtzita
CaCO3: calcita y aragonita
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Sólidos cristalinos
Dependiendo del tipo de unión entre las partículas se pueden clasificar en:
• Moleculares (fuerzas intermoleculares)• Iónicos (enlace iónico)• Covalentes (enlace covalente)• Metálicos (enlace metálico)
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Moleculares
Moléculas
Fuerzas intermoleculares de Van der Waals
Puentes de H, dipolo-dipolo, dispersión
Blandos, PF bajos, malos conductores
del calor y la electricidad
Hielo, naftalina, hielo seco (CO2)
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Sólidos moleculares
H2O (hielo)
P4 (fósforo blanco)
S8 (azufre rómbico)
I2 (iodo)
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Sólidos moleculares
• Ej. Hielo seco. CO2
Cada molécula Apolar se une a las otras por fuerzas de London(dispersión) adoptando una estructura cristalina de tipo cúbico.
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Sólidos moleculares
• Ej.2 Hielo H2O
Cada molécula está enlazada por enlace de hidrógeno a otras dos adoptando una estructura cristalina de tipo hexagonal.
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Sólidos iónicos
• Están formados por disposiciones ilimitadas de iones positivos y negativos unidos por atracción electrostática.
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Iónicos
Cationes y aniones
Fuerzas electrostáticas
Duros, quebradizos, altos PF, solubles en
aguabaja conductividad térmica y eléctrica
Pero buenos conductores en solución
o fundidos
NaCl, Ca(NO3)2
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Sólidos iónicos
CsCl ZnS(blenda)
CaF2
(fluorita)
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Ejemplo: Cloruro de Sodio
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Ejemplo: cloruro de sodio.
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Estructura del NaCl
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Sólidos metálicos
• Consisten en redes tridimensionales de iones metálicos positivos, rodeados por electrones de valencia deslocalizados de todos los átomos partícipes de la red.
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Metálicos
Cationes y electrones libres
Fzas. 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
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Sólidos metálicos
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La atracción entre electrones y capas de cationes no se modifica
Fragilidad de los sólidos iónicos
Maleabilidad de los metales
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Sólidos metálicos
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Sólidos metálicos
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Sólidos metálicos
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Sólidos covalentes
• Las partículas se unen entre si por enlaces covalentes
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Sólidos covalentes: diamante• Cada átomo de carbono se une a otros cuatro
tetraédricamente, formando una red tridimensional.
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Covalentes
Átomos
Enlaces covalentes
Muy duros, PF muy altos, insolubles en
agua, baja conductividad térmica y
eléctrica
C (diamante), cuarzo (SiO2)
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Sólidos covalentes
Diamante
Grafito
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Sólidos covalentes: grafito
• Formado también por átomos de carbono. Pero en este caso los átomos se unen en forma covalente formando hexágonos, los cuales se agrupan por interacciones débiles.
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Estructura del grafito
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Estructuras cristalinasLos cristales tienen formas geométricas definidas debido a que los átomos o iones, están ordenados según un patrón tridimensional definido. Mediante la técnica de difracción de Rayos X, podemos obtener información básica sobre las dimensiones y la forma geométrica de la celda unidad, la unidad estructural más pequeña, que repetida en las tres dimensiones del espacio nos genera el cristal .
Celda Unidad
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Celdas unidad en el sistema cristalino cúbico
Cúbica sencilla Cúbica centrada en
el cuerpo
Cúbica centrada en
las caras
Estructuras cristalinas
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Estructuras cristalinas
Cloruro de Cesio
- C.U: cúbica centrada en el cuerpo
- Nº de coordinación para ambos iones es 8
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Cloruro de Sodio
Estructuras cristalinas
- C.U: cúbica centrada en las caras para los aniones
- Nº de coordinación para ambos iones es 6
- Los cationes ocupan todos los huecos octaédricos
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ZnS (blenda de zinc)
Estructuras cristalinas
- C.U: cúbica centrada en las caras para los aniones
- Nº de coordinación para ambos iones es 4
- Los cationes ocupan la mitad de los huecos tetraédricos
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CaF2 (fluorita)
Estructuras cristalinas
- C.U: cúbica centrada en las caras para los cationes
- Nº de coordinación para el anión y el catión son 8:4
- Los aniones ocupan todos los huecos tetraédricos
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TiO2 (rutilo)
Estructuras cristalinas
- C.U: hexagonal compacto para aniones
- Nº de coordinación para el catión y el anión son 2:4
- Los cationes ocupan la mitad de los huecos octaédricos