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TEMA 8: SÓLIDOS INORGÁNICOS

1.- Tipos de sólidos

2.- Redes bidimensionales y tridimensionales

3.- Celda unidad y sus parámetros: - nº de átomos / celda- nº de coordinación (NC)- fracción de volumen ocupado

4.- Modelo de esferas rígidas:4a.- Tipos de empaquetamiento:

- cuadrado - hexagonal

4.b.- Tipos de huecos

5.- Estructura de sólidos METÁLICOS según el modelo de esferas rígidas

6.- Estructura de sólidos IÓNICOS según el modelo de esferas rígidas

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Agua H2O

NaCl

α-Fe

Grafito (C)

S. molecular

S. metálico

S. iónico S. atómico o covalente

1.- TIPOS DE SÓLIDOS INORGÁNICOS

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Dibujo bidimensional

Patrón o red bidimensionalcuadrada

Nodo,punto de redo punto reticular:Punto en el que se cortan dos planos

2.a.- Descripción de estructuras en dos dimensiones

Celda unidad

ab

a y b = parámetros de red

2.- REDES BI Y TRIDIMENSIONALES

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5 tipos de redesbidimensionales

Elección de la red

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Celda unidad

Motivo,unidad asimétrica ounidad estructural

Red(concepto matemático)

+ =

Motivo Dibujo bidimensional

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Unidad asimétrica

Celda unidad

Red cristalina

Punto reticular

Unidad asimétrica

Celda unidad

Red cristalina

Punto reticular

Unidad asimétrica con más de un elemento:

Las unidades asimétricas no tienen por qué estar sobre los nodos:

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2.b.- Descripción de estructuras en tres dimensionesCristales

Se requiere un patrón o red tridimensional

α ≠ β ≠ γ(Todos distintos de 90º)

a ≠ b ≠ c ≠ aTriclínico

α = γ = 90º; β ≠ 90ºa ≠ b ≠ c ≠ aMonoclínico

α = β = γ ≠ 90ºa = b = cTrigonal (o Romboédrica)

α = β = 90º; γ = 120ºa = b ≠ cHexagonal

α = β = γ = 90ºa ≠ b ≠ c ≠ aOrtorrómbico

α = β = γ = 90ºa = b ≠ cTetragonal

α = β = γ = 90º;a = b = cCúbico

Angulos entre ejesEjesSistema Cristalino

7 sistemas o redes cristalinas

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En muchos sólidos, las unidades asimétricas no solo se encuentran sobre lo que hemos denominado nodo o punto de red, sino que existen puntos adicionales en la celda unidad sobre los que se encuentran las unidades asimétricas. Las posibilidades son las siguientes:

P: Celda primitiva o simple en la que los puntos reticulares son sólo los vértices del paralelepípedo

F: Celda centrada en las caras, que tiene puntos reticulares en las caras, además de en los vértices. Si sólo tienen puntos reticulares en las bases, se designan con las letras A, B o C según sean las caras que tienen los dos puntos reticulares

I: Celda centrada en el cuerpo que tiene un punto reticular en el centro de la celda, además de los vértices

Combinando los 7 sistemas cristalinos con las disposiciones de los puntos de red mencionados, se obtendrían 28 redes cristalinas posibles. En realidad, como puede demostrarse, sólo existen 14 configuraciones básicas, pudiéndose el resto obtener a partir de ellas. Estas estructuras se denominan redes de Bravais:

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FIPcúbico

Phexagonal

Promboédrico(trigonal)

IPtetragonal

FICPortorómbico

CPmonoclínico

Ptriclínico

Redes de BravaisSistema cristalino

FIPcúbico

Phexagonal

Promboédrico(trigonal)

IPtetragonal

FICPortorómbico

CPmonoclínico

Ptriclínico

Redes de BravaisSistema cristalino

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1) Nº de átomos por celda unidad: Deben diferenciarse aquéllos átomos que pertenecen solamente a una determinada celda de los que son compartidos con las celdas vecinas.

2) Nº de coordinación: Es el nº de vecinos más próximos que rodean a un determinado átomo en una estructura

3) Factor de ocupación el espacio: Es la fracción del espacio disponible de la c.u. está ocupada por los átomos contenidas en la misma suponiendo que cada átomo sea una esfera rígida de radio r.

3.- PARÁMETROS DE LA CELDA UNIDAD

Celda unidad de un sólido metálico (α-Fe)

Celda unidad de un sólido iónico (NaCl)

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4.- ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS INORGÁNICOS. MODELO DE ESFERAS RÍGIDAS

4.a.a) Empaquetamiento cuadrado:

AAAA ABAB

Cúbico simple (sc)

Cúbico centrado en el cuerpo (bcc)

4.a.- Tipos de empaquetamiento

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Hexagonal compacto (hcp)

ABAB

4.a.b) Empaquetamiento hexagonal :

AAAAAA

Hexagonal simple (sh)

Cúbico compacto (ccp)

ABCABC

Las esferas están siempre en contacto

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4.b.- Tipos de huecos

huecos octaédricos (NC = 6)

huecos tetraédricos(NC = 4)

Huecos cúbicos (NC=8)

(Los huecos están representados por puntos negros)

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5.- ESTRUCTURA DE SÓLIDOS METÁLICOS(Todas las esferas del mismo tamaño)

hcp: Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn

ccp: Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, Pt

5a.- Metales con empaquetamiento cuadrado

5b.- Metales con empaquetamiento hexagonal compacto

sc: α-Po (NC= 6)

(único metal conocido con esta estructura)

bcc: Ba, Cr, α-Fe, W

y metales alcalinos(NC= 8)

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6.- ESTRUCTURA DE SÓLIDOS IÓNICOS :

(Empaquetamientos cúbicos o hexagonales de aniones; cationes alojados en los huecos)

6a) Estructuras con láminas de empaquetamiento cuadrado:

CsCl(8,8)

Cs+

Cl-

sc de Cl- y centro cubo con Cs+

6b) Estructuras con láminas de empaquetamiento hexagonal

Sal gema (NaCl)

Na+

Cl-

ccp de Cl- y h. oct. con Na+

(6,6)Esfalerita o ZnS blenda

ccp de S2- y ½ de h.tetr. con Zn2+

(4,4)

S2-Zn2+

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ρ = r</r>

40,414 ≥ ρ ≥ 0,225

60,732 ≥ ρ ≥ 0,414

81,00 ≥ ρ ≥ 0,732

NC del catión

Relación de radios, ρ = r</r>

¿Qué tipo de hueco ocupan los cationes?El valor del cociente entre el radio del ión más pequeño (suele ser el catión) y del ión más grande (suele ser el anión) determina el tipo de hueco ocupado por el primero. Se conoce como “Relación de radios”: