cristales

ENLACE IÓNICO
Tú sabes que existen sustancias que forman sólidos cristalinos con
altos puntos de fusión, que no conducen la corriente en estado
sóliso pero se vuelven buenos conductores al fundirlos o disolverlos
en agua. Se considera razonable suponer que están compuestos
por partículas con carga positiva y negativa, acomodadas en el
espacio de manera que se puedan maximizar lasatracciones entre
cargas opuestas, y las repulsiones entre cargas iguales se
minimicen. Esto sucede cuando en el arreglo de esas partículas
cargadas o iones, los positivos se encuentran rodeados de
negativos como primeros vecinos y viceversa, como en el caso del
cloruro de sodio.
En el cloruro de sodio (NaCl), cada ion Na+ tiene a su alrededor seis
iones Cl-, colocados en los vértices de un octaedro,mientras que a
su vez, cada ion Cl- está dentro de un octaedro formado por seis
iones Na+. Por esta razón se dice que el número de coordinación
del Na+ en el NaCl es de 6:6. Esto se puede ver en las Ilustración
15.1 y 15.2.

Ilustración 15.1. El número de coordinación en el NaCl es 6:6. Cada ion esta rodeado por seis
iones que tienen carga opuesta a él.

El número de coordinación de union dentro de una
estructura cristalina, es el número de iones con carga
opuesta que tiene como primeros vecinos.

Ilustración 15.2. Cloruro de sodio en forma de un gran cubo de la sal.

Sin embargo, no todos los sólidos cristalinos se arreglan igual.
Dependiendo de la estequiometría de la sal (AB, AB2, A2B3,
etcétera) y del tamaño de los cationes y los aniones, existen otros
arregloscristalinos. En las estructuras siempre se busca que el
acomodo en el espacio presente máximas atracciones entre cargas
opuestas y mínimas repulsiones entre cargas iguales (ver en las
ilustraciones 15.2 a, b y c algunos ejemplos).

Ilustración 15.2 a. Estructura del sulfuro de zinc a) Blenda de zinc b) Wurtzita

Ilustración 15.2 b. Estructura del óxido de titanio, TiO2.

Ilustración 15.2 c.Estructura del fluoruro de calcio, CaF2, y muestra de un cristal de fluorita

Razón de radios y empaquetamiento
En los sólidos existentes en la naturaleza, los átomos o iones que
los conforman se encuentran ordenados en lo que se conoce como
un empaquetamiento compacto, en el que se acomodan la mayor
cantidad posible de átomos o iones por unidad de volumen. Un
empaquetamiento compacto deesferas en un plano se muestra en
la Ilustración 15.1a. La manera de colocar una segunda capa de
esferas sobre ésta, de modo que el empaquetamiento sea lo más

compacto posible, es colocándolas sobre los huecos de la primera
capa, como se ve en la ilustración.
Para colocar la tercera capa de esferas, surgen dos posibilidades.
La primera es ponerlas de modo que queden alineadas con las dela primera capa, en lo que se conoce como un empaquetamiento
hexagonal compacto, o bien se puede colocar la tercera capa de
esferas desplazadas con respecto a la primera, en lo que se conoce
como un empaquetamiento cúbico compacto. En la Ilustración
15.1b queda claro por qué estos empaquetamientos reciben los
nombres de hexagonal y cúbico.

Ilustración 15.1 Ejemplos de empaquetamiento. a)Empaquetamiento compacto de esferas en
un plano. b) En esta figura se puede observar el empaquetamiento hexagonal y cúbico.

Como generalmente los aniones son más grandes que los cationes,
imaginemos que estos empaquetamientos de esferas están
constituidos únicamente por aniones, y que los cationes se
acomodan en los huecos que quedan entre las capas sucesivas de
aniones. En la Ilustración15. 2 se muestran los dos tipos de huecos
que existen entre dos capas adyacentes de aniones en un
empaquetamiento compacto: huecos tetraédricos, rodeados de 4
aniones, y huecos octaédricos, rodeados de seis aniones. Como los
huecos tetraédricos son más pequeños que los huecos octaédricos,
la ocupación de unos u otros por los cationes dependerá de la
relación entre el tamaño de los cationes...