Sólidos

Tema 6

El Estado Sólido

Tema 6 Estado sólido
6.1 - Introducción al estado sólido. 6.2 – Sólidos Amorfos 6.3 - Cristales moleculares y cristales líquidos. 6.4 - Cristales covalentes: diamante, grafito y otros. 6.5 - Cristales metálicos: naturaleza y propiedades. 6.6 - Cristales iónicos: estructura, energía cristalina 6.7 - Difracción de rayos X por los cristales.

Introducción alestado sólido

Fuerzas en los estados de agregación
Fuerzas dominantes

Agitación térmica (Desorden) Cohesión (Orden)
Movimientos autorizados Trans., Rotac, Vibrac. Compresibilidad Densidad

Gas

Agitación térmica

Alta Forma y volumen variables

Pequeña f(T)

Líquido Intermedias Trans., Rotac., Vibrac.

Pequeña Volumen cte Forma variable

Alta f(T)

Sólido

Cohesión

Vibrac.Muy pequeña Volumen cte Forma cte

Alta f(T)

Introducción al estado sólido

Clasificación de los Sólidos
Tipos de sólidos
Amorfos (sin organización interna) Cristalinos (con organización interna definida)

cristales moleculares Estabilizados por: F. de van der Waals Enlace de Hidrógeno

cristales macromoleculares

covalentes metálicos iónicos

Sólidos Amorfos

SólidosAmorfos

Son sólidos que no tienen una estructura bien definida y ordenada (Ej. Caucho, algunos plásticos, sulfuros )

Las partículas están agrupadas irregularmente de modo que las fuerzas intermoleculares entre ellas varían dentro de una misma muestra. Los sólidos amorfos no tienen puntos de fusión bien definidos, ya que se ablandan en un intervalo de temperatura. según se sobrepasa las distintasfuerzas intermoleculares
Poliestireno

Caucho

Sólidos Amorfos

Sólidos Amorfos
El dióxido de Silicio (SiO2) presenta propiedades estructurales distintas según como sea enfriado.

cuando es enfriado lentamente forma un sólido cristalino: el cuarzo

cuando es enfriado de forma brusca forma un sólido amorfo: el vidrio

SiO2 en su forma amorfa, el vidrio

Sólidos Amorfos

SólidosSemicristalinos
Son sólidos que presentan estructuralmente una parte ordenada (amorfa) y otra parte ordenada (cristalina). Ej. Materiales plásticos ( polímetros )

Polipropileno

Polietileno

Cristales moleculares y cristales líquidos

Cristales Moleculares

Sólido formado por un conjunto de moléculas unidas entre sí mediante fuerzas intermoleculares. Cada molécula mantiene su propiaidentidad

Azufre rómbico S8

Fosforo blanco P4

Los cristales apolares tipo I2 se estabilizan por interacción entre momentos inducidos: fuerzas de London. Los cristales con moléculas polares, tipo CO, se estabilizan por interacción entre los momentos permanentes fuerzas de Keesom.

Cristales moleculares y cristales líquidos

Cristales Moleculares
Otros cristales con moléculaspolares, tipo H2O, se estabilizan por enlaces de hidrógeno.
96pm

δ+

178pm

δ−

δ−

Hielo: estructura poco densa

Agua líquida: la estructura se colapsa, se rompen parte de los enlaces de hidrógeno

En los cristales mixtos, con moléculas polares y apolares, la estabilización se realiza por interacción entre los momentos permanentes y los inducidos fuerzas de Debye.

Cristalesmoleculares y cristales líquidos

Cristales Líquidos

Forma de la materia intermedia entre el estado líquido y el estado sólido. Tienen las propiedades de fluidez de un líquido y las propiedades ópticas de un sólido.

Sólido

Cristal líquido

Líquido

Principalmente son compuestos orgánicos con moléculas cilíndricas (barra), de pesos moleculares altos (de 200 a 500 uma) y longitudescomprendidas entre 4 y 8 veces su diámetro

Cristales moleculares y cristales líquidos

Cristales Líquidos
Friedrich Reinitzer, botánico austríaco (1888), descubrió
el primer cristal líquido al observar dos puntos de fusión diferentes para el benzoato de colesterilo.

La estructura de un cristal líquido depende de la temperatura. Así para un cristal colestérico la separación entre planos con...