Estado Solido

Introducción

Los elementos y compuestos pueden estar presentes en alguno de los tres estados de la materia, siendo el sólido el estado que más se observa fácilmente en el ambiente, se consideran sólidos todos los elementos que se pueden tocar, es decir que son tangibles y tienen forma y volumen definido, además sus moléculas presentan una gran fuerza de atracción entre ellas lo que hace que sea difícil romper sus enlaces, es decir, se necesita mayor energía para romper los enlaces de un sólido que de un líquido o un gas.

En los sólidos actúan las fuerzas intermoleculares, que son fuerzas de atracción entre las moléculas y son las responsables de las propiedades macroscópicas de la materia, como el punto de fusión y ebullición.

Igualmente, los sólidos pueden ser amorfos, como por ejemplo el vidrio; o cristalinos, como todos los metales, la mayoría de los sólidos presentes en la naturaleza son cristalinos. Existen marcadas diferencias entre los sólidos cristalinos y los no cristalinos, una de las más características es el orden repetitivo, regular y geométrico que cumplen los sólidos de tipo cristalino, cosas que no se ven en los amorfos.

Los sistemas cristalinos pueden ser de tipo cúbico, y se dividen en cúbicos, centrado en las caras y centrado en el cuerpo, de acuerdo a cada uno, poseen diferentes números de coordinación, característica que representa el número de átomos vecinos que rodea a un átomo y también diferentes números de átomos por celda unitaria, estas celdas son consideradas los bloques de repetición a lo largo del cristal, es decir la forma repetitiva que cumple el sólido a lo largo de su estructura.

A continuación se presenta cada concepto en forma detallada, explicando sus características y realizando comparaciones entre ellos.

Estado Sólido .

Los sólidos se caracterizan por tener forma y tener un volumen constante, también se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.. 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 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.

Caracteristicas Generales.

Un estado de la materia es el estado sólido, así que los cuerpos se presentan en forma sólida y sus átomos se encuentran entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Al mantener constante la presión, a baja temperatura, los sólidos poseen ciertas características, como la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente, son generalmente rígidos, duros y resistentes. El estado sólido presenta las siguientes características:

Fuerza de cohesión (atracción).

Vibración en sus moléculas.

Tienen forma propia.

Los sólidos no se pueden comprimir.

Resistentes a fragmentarse.

Volumen definido.

Puede ser orgánico o inorgánico.

Comparación molecular del estado sólido con los demás estados.

Estado Liquido Estado Solido Estado Gaseoso

 Carecen de forma definida  Tienen forma definida  Carecen de forma definida

 Ligeramente compresibles  Son casi compresibles  Son compresibles

 Alta densidad  Suelen tener mayor densidad que los Líquidos.  De baja densidad

 Son fluidos  No son fluidos  Son altamente fluidos

 Sus partículas se encuentran desordenadas, ya que tienen cierto grado de movimiento  Sus partículas se encuentran muy cercanas y guardan un orden en muchos casos regular  Sus partículas se encuentran en total desorden, muy alejadas unas de las otras, siendo despreciable la interaccion molecular

FUERZAS INTERMOLECULARES

Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias.

Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc.

Se sabe que existen tres tipos de fuerzas de atracción entre moléculas neutras: fuerzas dipolo-dipolo, fuerzas de dispersión de London y fuerzas de puente de hidrógeno. Estas fuerzas también se denominan fuerzas de van der Waals, por Johannes van der Waals, quien dedujo la ecuación para predecir la desviación de los gases respecto al comportamiento ideal. Otro tipo de fuerza de atracción,la fuerza ion-dipolo, es importante en las disoluciones. Los cuatro tipos de fuerzas son de naturaleza electrostática, es decir, implican atracciones entre especies positivas y negativas. Todas suelen tener una intensidad de menos del 15% de la de los enlaces covalentes o iónicos.

Tipos de Fuerzas Intermoleculares.

Fuerzas de van der Waals

Existen varios tipos básicos de interacciones de van der Waals. Éstas mantienen unidas a las moléculas, pero su fortaleza es mucho menor que la de los tres tipos principales de enlace

Fuerza de Polaridad ( Dipolo-Dipolo).

Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de los electrones debido a que la molécula está formada por átomos de distinta electronegatividad. Como consecuencia de ello, los electrones se encuentran preferentemente en las proximidades del átomo más electronegativo. Se crean así dos regiones (o polos) en la molécula, una con carga parcial negativa y otra con carga parcial positiva.

Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto mayor es la polarización de dichas moléculas polares o, dicho de otra forma, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados.

Fuerzas de London o de dispersión.

Las fuerzas de London se presentan en todas las sustancias moleculares. Son el resultado

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