Practica 2 Quimica Basica ESIME Zacatenco

1) Objetivo:

El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización.

2) Consideraciones Teóricas:

Estado sólido

Al estado sólido se lo califica de perfectamente ordenado. Las partículas de un cristal ocupan posiciones determinadas alrededor de las cuales sólo tienen movimientos de vibración de muy corto alcance. Las distancias entre las partículas son fijas y dependen de la naturaleza química del sólido. El entorno de una partícula de determinada clase es el mismo en cualquier lugar del cristal. El orden cristalino no se circunscribe a una porción del mismo, sino que sus partículas se encuentran distribuidas geométricamente de un modo periódico.

Otras propiedades características de los sólidos son la anisotropía (que consiste en que el valor de algunas propiedades depende de la dirección del cristal que se considere), bajo coeficiente de dilatación (el volumen del sólido varía muy poco con la temperatura), una temperatura de fusión definida, elevada cohesión y casi nula (pero finita y medible) compresibilidad (soporta esfuerzos y sufre apenas un leve cambio temporal de forma).

En estado sólido, una cierta porción de sustancia a temperatura dada tiene contenido de energía mínimo con respecto a los otros estados.

Cristales

Es una disposición simétrica de átomos, iones o moléculas dispuestos en un sistema tridimensional repetitivo.

Un cristal puede ser definido como un sólido compuesto de átomos arreglados en orden, en un modelo de tipo repetitivo. La distancia interatómica en un cristal de cualquier material definido es constante y es una característica del material. Debido a que el patrón o arreglo de los átomos es repetido en todas direcciones, existen restricciones definidas en el tipo de simetría que el cristal posee.

Las formas poliédricas propias de los cristales son, según parece, una consecuencia de la disposición simétrica de los átomos de las substancias que componen el mineral, disposición que se ha comparado con la de los nudos de una red; pero para que los átomos adopten esta disposición es indispensable que el mineral se solidifique en determinadas condiciones.

El tamaño de los cristales varía enormemente; un mismo mineral puede formar cristales microscópicos, o poco menos, y otros de dimensiones gigantescas. La forma varía igualmente mucho. En cambio, lo que dentro de cada especie mineralógica permanece invariable es el valor de los ángulos diedros formados, cualquiera que sea la forma, por las caras homólogas.

La forma geométrica de los cristales es una de las características de cada sal pura o compuesto químico, por lo que la ciencia que estudia los cristales en general, la cristalografía, los ha clasificado en siete sistemas universales de cristalización. Celda Unitaria

Las Redes de Bravais.

El empleo de celdillas unidad facilita en gran medida la descripción de las estructuras en los cristales, ya que con ello se limita el número de posibles celdillas a tan só

lo siete. Pero los materiales están formados por átomos o iones, por lo que el siguiente paso será ver cómo pueden agruparse los átomos o iones dentro de las celdillas unidad.

Para esto, consideremos una entidad imaginaria para representar tanto a un átomo como a un grupo de átomos, a la que denominaremos punto reticular. Tendremos que considerar las diferentes posibilidades que hay de colocar puntos reticulares en cada uno de los siete sistemas cristalinos, de forma que cada punto reticular tenga el mismo entorno; es decir, que esté rodeado del mismo número de puntos reticulares y estos se sitúen en las mismas posiciones. Las combinaciones, nuevamente, son limitadas, pudiéndose obtener únicamente 14, a las que se denomina redes de Bravais Sus diferentes formas y tamaños pueden ser descritos en términos de sus parámetros de red ya definidos.

Sistemas Cristalográficos

Las formas de los cristales se clasifican tomando como base los ángulos interfaciales. Las intersecciones de los planos axiales determinan tres líneas no paralelas, y las tres líneas paralelas a éstas que se cortan en un punto arbitrario reciben el nombre de ejes del cristal. Los tres ejes pueden ser perpendiculares entre sí; dos perpendiculares a un tercero pero no entre ellos; igualmente inclinados entre sí, con un ángulo común distinto de 60° o 90°; y por último, inclinados con tres ángulos todos ellos diferentes y distintos de 60° o 90°.

Las longitudes de los segmentos definidos por las intersecciones de los tres ejes con esta cara se toman como unidades de medida en la

dirección de los ejes correspondientes. Las longitudes unitarias pueden ser iguales para los tres ejes.

Combinando los ángulos y las longitudes de los ejes se obtienen las siete clases de cristales siguientes:

Sistema Cúbico

Tres ejes rectangulares iguales. Los tipos más sencillos de las celdas unitarias son las celdas unitarias cubicas. En los cristales de metales, los átomos ocupan las posiciones de la red. Para determinar el número de átomos por celda unitaria, se debe de tener en cuenta que los átomos en las esquinas o caras son compartidos con celdas contiguas. Ocho celdas unitarias comparten cada átomo de una esquina y dos celdas unitarias comparten cada átomo centrado en las caras

1. La celda unitaria cúbica simple contiene el equivalente de solo átomo (8 esquinas a 1/8 de átomo cada una)

2. La celda unitaria cúbica centrada en el cuerpo contiene dos átomos (8 esquinas a 1/8 de átomo cada una y un átomo sin compartir en el centro)

3. La celda unitaria centrada en las caras contiene dos átomos (8 esquinas a 1/8 de átomo cada una y 6 átomos centrados en las caras a ½ de átomo cada una)

Sistema Tetragonal

Tres ejes rectangulares, dos de los cuales son de igual longitud pero diferentes el tercero. Estos cristales forman cuerpos con tres ejes en el espacio en ángulo recto, con dos de sus segmentos de igual magnitud, hexaedros con cuatro caras iguales, representados por los cristales de oxido de estaño. Se ha llamado también sistema cuadrático porque en sus formas más típicas, que son el prisma tetragonal y la pirámide te

tragonal, cualquier sección paralela a los radios binarios es perfectamente cuadrada.

Sistema Ortorrómbico

Tres ejes rectangulares desiguales. Presentan tres ejes en ángulo recto pero ninguno de sus lados o segmentos son iguales, formando hexaedros con tres pares de caras iguales pero diferentes entre par y par, representados por los cristales de azufre, nitrato de potasio, sulfato de bario, etc.

Sistema Monoclínico

Tres ejes desiguales,

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