Cristaloquimica

CRISTALOGRAFIA
AVANZADA
Cristaloquimica.
Silvestre Manrique Moreno.

Contenido
Introducción.
Enlaces químicos en las cristales
Enlaces covalentes
Enlaces iónicos.
Enlaces metálicos

Cristaloquimica.
Introducción.
En los inicios de la ciencia de materiales, cuando el
hombre empezó a producir materiales artificiales, fue la
época de la prueba y error, de empirismo puro.
Actualmente, se está muycerca de la realización del viejo
sueño de diseñar un material con propiedades dadas,
debido a nuestro mejor entendimiento de la relación entre
la composición química , la estructura del cristal y las
propiedades del material.
Aunque hay pocos materiales de elementos metálicos en su
forma pura que tienen importancia comercial y tecnológica
(Si, Ge, Cu, Au, Pd, etc) su estructura cristalina es demucho interés académico.

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Las propiedades de cualquier compuesto están controladas
no únicamente por su composición química, sino como
están distribuidos los átomos y enlazados en la estructura
Otra razón para el estudio de estructuras de elementos
simples es que éstos son extremadamente útiles en el
desarrollo y mejoramiento de los métodos para entender
porqué una fase dada adoptauna estructura cristalina
particular bajo ciertas condiciones (temperatura, presión,
etc).
El punto es por supuesto, tratar de predecir la estructura del
cristal de una composición química dada bajo ciertas
condiciones del ambiente y modelar sus posibles
transformaciones de fase.

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Factor que gobiernan en las estructuras cristalinas
El orden tridimensional , es la traslación dela
repetición periódica de una configuración atómica
Y esta debe estar en equilibrio termodinámico.
El conjunto de átomos en un cristal en equilibrio
adopta una estructura de mínima energía
“G”Variables termodinámicas “U, PV,TS.
A 0K y la mas compacta es la mas estable
( minimiza V)

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El factor de enlace químico, el cual toma en
cuenta la direccionalidad de los enlaces químicos
y elfactor geométrico, el cual toma en cuneta un
espacio de llenado óptima simetría .
En física se conocen tres fuerzas
Gravitacionales y débiles
Eléctricas y magnéticas
Fuertes.

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Tamaño de los átomos y de los iones
Los átomos tienden a unirse con otros
átomos. En una estructura cristalina los
átomos no se encuentran libres , sino
enlazados con otros átomos y además hay
ciertainterpenetración entre las capas
electrónicas más externas que participan en
el enlace

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A
E At = m
d
mA
FAt = m −1
d

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Para distancias pequeñas, el sistema llegaría a colapsar por que
los átomos acabarían interpenetrados, la experiencia demuestra
que no colapsa, debe existir, por lo tanto una energía de
repulsión que a cierta distancia se contrarreste la atracción,
my n dependen de la clase de atracción o repulsión , y se
pueden considerar tres casos

A
A
ET = n − m
d
d

Numero y por Cordinación.
Se entiende por numero de coordinación, al numero de
vecinos inmediatos de un átomo y por poliedro de
coordinación a la unión de dos centros de átomos de
coordinación .
En este caso los enlaces diraccioneles (Covalentes) el
numero de vecinos de átomos depende delnumero de
orbítales de enlace.
Análisis de los posibles casos de enlaces de coordinación no
direccionales.

Numero de Coordinación.
a)
b)
c)
d)

e)
f)

Sí la diferencia de tamaños es muy grande en el lugar de
un catión no hay lugar para tres aniones.
Para que el catión tenga coordinación 3 deben ser
tangencialmente a los tres aniones r = 0.155 R
Si el catión es mayor puede llegar a un tamaño talque
ocupe cuatro aniones a su alrededor r = 0.225 R
Para cationes de tamaño relativo de los aniones puede
llegar a darse coordinación octaédrica de coordinación 6
r = 0.414R
La siguiente coordinación es cúbica de NC. 8 r =
0.732R
Si los tamaños de los átomos es igual el número de
coordinación es 12. r = R

Enlace Covalente.
Este tipo de enlace se puede describir por medio de traslape de
orbitales...