sólidos moleculares

Sólidos Moleculares
Introducción.
Desde el punto de vista del tipo de fuerzas que mantienen unidas las partícula de un sólido, es decir del enlace químico, los sólidos pueden agruparse en cuatro clases.
Estas son:
Sólidos Moleculares; N2 , CO2 ,P4O10 , S8 .
Sólidos metálicos; Na, Fe, otros metales y aleaciones
Sólidos covalentes; C, SiO2 , GaAs.
Sólidos iónicos; NaCl, CaO, CsAuCada clase de sólidos se analizará a continuación por separado atendiendo a sus propias características. En cada caso se explicará como es el enlace entre las partículas y las propiedades generales de las sustancias que poseen este tipo de enlace.
La primera clase de sólidos, los moleculares están constituidos por moléculas, que retienen su identidad de partículas discretas e individualescuando están en la fase sólida.. A continuación se describen este tipo de sólidos.
Estructura cristalina.
En los sólidos moleculares, las moléculas ocupan en el retículo cristalino una posición fija en el ordenamiento interno del sólido.
Las moléculas apolares y simétricas que tengan forma aproximadamente esférica, tienen corrientemente estructuras de empaquetamiento compacto de las moléculas. Enalgunos casos la estructura se aparta ligeramente de dicho tipo, pero se pueden describir aproximadamente de esa manera.
Este es el caso del yodo, cuya estructura cristalina es tetragonal, como se muestra en la figura 1.


Figura 1. Celda unitaria del I2 . Estructura molecular compuesta por moléculas con una distancia I - I de 2.7Å, que corresponde a un enlace covalente.
 Las moléculas  seunen entre sí por fuerzas de Van de Waals. Las distancias intermoleculares son mayores que las distancias de enlace covalente, aprox. 3.5Å.


Cuando las moléculas son apolares, pero muy lejos de la forma esférica, entonces las moléculas se empaquetan en la forma mas compacta posible atendiendo a su forma y tamaño. Este es el caso por ejemplo del beceno, C6H6 , que es una molécula grande y plana.La estructura del azufre S8 y del fósforo P4 se muestran en la figura 2.


 


Estructura de la variedad rómbica del azufre, que es la estable a temperatura ambiente. Como puede apreciarse,  está constituida por moléculas en forma de anillos de ocho átomos de azufre, S8


Estructura del fósforo blanco. En el sólido existen moléculas tetraédricas P4 unidas por fuerzas de Van der Waals.Figura 2 Estructura cristalina del azufre rómbico y del fósforo blanco



Enlace en los sólidos moleculares.
Las fuerzas de unión de las moléculas en un sólido molecular son llamadas en general Fuerzas de van der Waals. En la inmensa mayoría de los casos estas fuerzas son débiles y de esto se derivan muchas de las propiedades del sólido.
Las Fuerzas de van der Waals son de origenelectrostático.
Cuando son moléculas polares, es evidente que la interacción entre los dipolos eléctricos de una molécula con las otras es decisiva.
Cuando son apolares, el origen de las fuerzas de atracción es algo menos evidente, pero se relaciona con la existencia de la envoltura electrónica de carga negativa de una molécula y su interacción con otras..
Sólidos moleculares apolares.
En lossólidos moleculares apolares, las fuerzas de v. d. Waals que mantienen las partículas unidas son en particular las denominadas Fuerzas de Dispersivas de London. Estas son interacciones dipolo instantáneo-dipolo instantáneo, que surgen por el movimiento electrónico en la dinámica interna de cada molécula.
Estas fuerza de London no son direccionales, es decir actúan en todas las direcciones alrededor dela molécula, y su fortaleza disminuye muy rápidamente cuando aumenta la distancia entre las moléculas, son inversamente proporcionales a la sexta potencia de la distancia (1/r-6). Por eso se manifiestan solamente en el estado sólido cuando las partículas están muy cercas unas de otras y es por eso que las moléculas apolares se empaquetan de la manera más compacta posible en el sólido. En el...