Estructura Atomica y Sistemas Cristalinos

Estructura atómica y sistemas cristalinos:

1) Describa brevemente los siguientes tipos de enlace:
a) Metálico; b) Iónico; c) Covalente; d) Van der Waals; e) Mixto iónico-covalente

Respuesta:

En los sólidos existen tres tipos de enlace químico o primario: Iónico, covalente y metálico. En todos ellos, el enlace implica a los electrones de valencia. También, en muchos materiales sólidosexisten fuerzas intermoleculares o secundarias (de Van der Waals), que son mas débiles que las primarias, pero que influyen en las propiedades físicas de algunos materiales.

Enlace iónico: Siempre existe en compuestos formados por elementos metálicos (muy electropositivos) y no metálicos (muy electronegativos), es decir, elementos con electronegatividades muy distintas. Los átomos del elementometálico ceden sus electrones de valencia a los átomos del elemento no metálico. El enlace es no direccional y cada átomo debe tener un vecino de carga opuesta. Las fuerzas atractivas del enlace son fuerzas de Coulomb. Las energías de enlace suelen valer de 600 a 1500 kJ/mol (de 3 a 8eV x átomo). Los materiales que poseen este tipo de unión poseen elevadas temperaturas de fusión. Los materialesiónicos se caracterizan por la dureza, fragilidad y aislación térmica y eléctrica. El enlace predominante en los materiales cerámicos es iónico.

Enlace covalente: La configuración electrónica estable del enlace covalente se consigue compartiendo electrones entre átomos vecinos. Estas uniones aparecen en muchas moléculas de elementos no metálicos (H2, Cl2, F2, etc), en muchas moléculas quecontienen átomos diferentes (CH4, H2O, HNO3, etc), en sólidos elementales (diamante, Si, Ge, etc) y en compuestos sólidos formados por elementos localizados a la derecha de la tabla periódica (GaAs, IrSB, etc). Son enlaces direccionales y característicos dentro de la cadena de los materiales poliméricos. Pero es la unión secundaria (Van der Waals, puentes de H) entre cadenas la que termina confiriéndolelas propiedades termomecánicas a este tipo de materiales. La temperatura de fusión varia de 270ºC a >3550ºC.

Enlace mixto iónico-covalente: La mayoría de las moléculas con enlaces covalentes poseen algo de enlace iónico y viceversa. Muchos compuestos semiconductores tienen este tipo de enlace. Por ejemplo, GaAs y ZnS. El grado de carácter iónico crece a medida que lo hace la diferencia deelectronegatividades.

Enlace metálico: Los metales y aleaciones presentan enlace metálico. Los materiales metálicos tienen 1, 2 o 3 electrones de valencia, los cuales son libres de circular a través de todo el metal. Se puede interpretar que pertenecen al metal, formando un “mar de electrones” o una “nube de electrones”. Este tipo de enlace es no direccional. El enlace generado puede ser fuerteo débil, los valores de energía van desde 68 kJ/mol a 850 kJ/mol. Estos materiales son buenos conductores de la electricidad y del calor.

Enlace de Van der Waals: Los enlaces secundarios o físicos son débiles en comparación con los primarios. Las energías de enlace características son del orden de 10kJ/mol (0,1 eV/átomo). Existen en todos los átomos de las moléculas, pero su presencia esevidente en los gases inertes y entre las moléculas cuyos átomos estén unidos covalentemente. Las fuerzas de enlace surgen de los dipolos atómicos o moleculares. Un dipolo aparece si hay alguna separación entre las regiones positiva y negativa de un átomo o molécula. El enlace puente hidrogeno, aparece entre moléculas que tienen átomos de hidrogeno en su constitución.








2) Para cada unode los siguientes compuestos determine el tipo de enlace:
a) Ni; b) ZrO2; c) Grafito; d) Si; e) BN; h) Fe2O3; i) MgO; j) W

Respuesta:

Iónico Covalente Metálico
ZrO2 Grafito Ni
Fe2O3 Si W
MgO BN


3) Porque los materiales con unión covalente son generalmente menos densos que aquellos con unión metálica o iónica?

Respuesta:

La razón es que al ser las uniones iónicas y...