ESTADO SOLIDO

ESTADO SÒLIDO

1.1 DEFINICION

Un cuerpo sólido, es uno de los cuatro estados de agregación de la materia, se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen. (Ver Anexos; Imagen #1.Pàg 123) Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas. Existen varias disciplinas que estudian los sólidos:

 La física del estado sólido estudia de manera experimental y teórica la materia condensada, es decir, de líquidos y sólidos que contengan más de 1019 átomos en contacto entre sí

 La mecánica de sólidos deformables estudia propiedades macroscópicas desde la perspectiva de la mecánica de medios continuos (tensión, deformación, magnitudes termodinámicas, entre otros) e ignora la estructura atómica interna porque para cierto tipo de problemas esta no es relevante.

 La ciencia de los materiales se ocupa principalmente de propiedades de los sólidos como estructura y transformaciones de fase.

 La química del estado sólido se especializa en la síntesis de nuevos materiales.

Manteniendo constante la presión a baja temperatura los cuerpos se presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.

El sólido más ligero conocido es un material artificial, el Aerogel (Ver Anexos; Imagen #2. Pág. 123), que tiene una densidad de 1,9 mg/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³

Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.

En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose de esta manera libremente a lo largo del sólido.

Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas (tipos de sólidos, cristalografía).

Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.

1.2 CARACTERISTICAS

Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma compacta y precisa; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en una forma geométrica.

Las sustancias en estado sólido presentan las siguientes características:

 Cohesión elevada.

 Forma definida.

 Incompresibilidad (no pueden comprimirse).

 Resistencia a la fragmentación.

 Fluidez muy baja o nula.

 Algunos de ellos se subliman (yodo).

 Volumen constante (hierro).

2. TIPOS DE SOLIDOS

2.1 SOLIDOS CRISTALINOS

Un sólido cristalino es un sólido cuyos átomos, iones o moléculas, están ordenados en arreglos bien definidos. Estos sólidos suelen tener superficies planas o caras que forman ángulos definidos unos con otros. Los conjuntos ordenados de partículas son los que producen estas caras y también provocan que los sólidos tengan formas muy regulares. El cuarzo y el diamante son ejemplos de sólidos cristalinos. (Ver Anexos; Imagen # 3. Pág. 123)

Ejemplos:

• Sal Gema

• Cuarzo

• Azúcar

• Carbón

• Diamante

• Grafito

En resumen, Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia tienen una forma que no cambia, salvo por la acción de fuerzas externas. Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas siguen siendo suficientemente grandes para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene.

2.1.1 CARACTERISTICAS

En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia están unidos entre sí por fuerzas intensas, formando un todo compacto. Esto es una característica de los sólidos y permite que entren las fuerzas de enlace dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas tienen movimientos, se limitan a vibraciones en los vértices de la red en donde se encuentran. Por esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios.

Todos los sólidos cristalinos presentan una estructura periódica, por lo que un electrón genérico que se viese sometido a la influencia de la red cristalina poseería una energía potencial que variaría también de una forma periódica en las tres direcciones del espacio. Esta situación se traduce, de acuerdo con la mecánica cuántica, en que cada uno de los niveles de energía que correspondería a un átomo aislado se desdobla tanto más cuanto mayor es el número N de átomos constitutivos de la red, dando lugar a una serie de niveles prácticamente contiguos que en conjunto constituyen una banda de energía.

2.1.2 PROPIEDADES

Las propiedades de los sólidos cristalinos dependen de:

*Del tipo de partícula que lo constituye: átomos, moléculas, iones.

*De las fuerzas involucradas en la interacción entre partículas:

ENLACE IONICO: atracción electrostática entre partículas de alta y baja electronegatividad.

ENLACE COVALENTE: los electrones se comparten y son atraídos por más de un núcleo.

ENLACE METÁLICO: iones positivos [núcleos más + electrones centrales] y electrones de valencia deslocalizados formando una "nube".

DIPOLO-DIPOLO: existen entre moléculas polares [hay cierta diferencia de electronegatividad entre los átomos que las constituyen].

PUENTE DE HIDRÓGENO: el hidrógeno se une a átomos pequeños muy electronegativos que poseen pares de electrones libres y actúa como puente entre ellos.

FUERZAS DE DISPERSIÓN DE LONDON: debidas a desbalances temporarios

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