TIPOS DE SÓLIDOS
• 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
Ing. Fredy Velázquez Soto
SÓLIDOS CRISTALINOS
• 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
Ing. Fredy Velázquez Soto
SÓLIDOS CRISTALINOS
• La estructura del sólido cristalino se representa mediante la repetición de la celda unidad en las tres direcciones del espacio
Celda
unidadTranslación
eje y
Translación
eje X
Translación
eje Z
Sistemas
cúbico a = b = c a = b = g =90º
tetragonal a = b c a = b = g =90º
ortorrómbico a b c a = b = g =90º
monoclínico a b c a = g =90º b90º
triclínico a b c a b g 90º
hexagonal a = b c a = b =90º g =120º
romboédrico a = b = c a=b= g 90º
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de celdas unitarias
SÓLIDOS CRISTALINOS
• 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
Celda cúbica simple (sc)Cúbica simple
Nº de coordinación:6
Átomos por celda: 8 vértices*1/8 =1
Relación entre la longitud de arista y el
radio del átomo: 2r = a
Eficacia del empaquetamiento: 52%
52.0
6)r2(
r34
a
r34
V
V3
3
3
3
celda
ocupado====
a
r
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)
– Ejemplos: Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba
Ing. Fredy Velázquez Soto
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en el cuerpo (bcc)
Cúbica centrada en el cuerpo
Nº de coordinación:8
Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 1centro =2
Relación entre la longitud de arista y el radio del átomo:
4
a 3r =
Eficacia del empaquetamiento: 68%
Cúbica centrada en el cuerpo (BCC): Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba.
b c
b2=a
2+a
2
c2=a
2+b
2=3a
2
c= 4r =(3a2)
1/2
68.0
8
3
)3
r4(
r342
a
r342
V
V
3
3
3
3
celda
ocupado=
=
=
=
Cúbica centrada en el cuerpo
Nº de coordinación:8
Átomos por celda: 8 aristas*1/8 + 1centro =2
Relación entre la longitud de arista y el radio del átomo:
4
a 3r =
Eficacia del empaquetamiento: 68%
Cúbica centrada en el cuerpo (BCC): Fe, Cr, Mo, W, Ta, Ba.
b c
b2=a
2+a
2
c2=a
2+b
2=3a
2
c= 4r =(3a2)
1/2
68.0
8
3
)3
r4(
r342
a
r342
V
V
3
3
3
3
celda
ocupado=
=
=
=
a
c
b
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda cúbica centrada en las caras (fcc) (Empaquetamiento
compacto ABC)
Ing. Fredy Velázquez Soto
SÓLIDOS CRISTALINOS
Celda hexagonal compacta (hc)
– Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd, Ti
Ing. Fredy Velázquez Soto
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
c
a
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
SÓLIDOS CRISTALINOS
• 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, Al2O3, BaCl2, sales y silicatos
Ing. Fredy Velázquez Soto
SÓLIDOS CRISTALINOS
• 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 (Cgrafito y Cdiamante, cuarzo (SiO2)
SÓLIDOS CRISTALINOS
Tipos de cristales
– Cristales covalentes– 2 alótropos de carbón C. grafito y C. diamante
Ing. Fredy Velázquez Soto
SÓLIDOS CRISTALINOS
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– SO2, I2, H2O(s)
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
SÓLIDOS AMORFOS
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
– SiO2, NaO2 y B2O3 fundidos
• El color del vidrio es debido a la presencia de iones metálicos– Fe2O3, CuO color verde– UO2 color amarillo– CoO, CuO color azul– Au y Cu color rojo
Ing. Fredy Velázquez Soto