Estructuras cristalinas del tipo AX

Tabla 12.2 Numero de coordinación para distintos cocientes entre los radios del catión y del anión (rC/rA).
En la tabal 12.2 se presentan los números de coordinación y las geometrías de los vecinos más próximos para varios cocientes rC/rA. Para cocientes rC/rA menores que 0.155, el catión, que es muy pequeño, está unido a dos aniones en forma lineal. Si rC/rA tiene un valor de entre 0.155 y0.255, el número de coordinación para el catión es 3. Esto significa que cada catión está rodeado por tres aniones que forman un triángulo equilátero plano, con el catión ubicado al centro. El número de coordinación es 4 para un rC/rA entre 0.255 y 0.414; el catión se ubica al centro de un tetraedro, con aniones en cada uno de los cuatro vértices. Para un rC/rA entre 0.414 y 0.732, se puedeconsiderar que el catión está situado al centro de un octaedro rodeado por seis aniones, uno en cada vértice, que también se muestra en la tabla. El número de coordinación 8 para un rC/rA entre 0.732 y 1.0, con aniones en todos los veticas de un cubo y un catión ubicado al centro. Para un cociente de radio mayor que la unidad, el número de coordinación es 12. Los números de coordinación más comunes paralos materiales cerámicos son 4, 6 y 8. En la tabla 12.3 se indican los radios iónicos para varios aniones y cationes comunes en los materiales cerámicos.
Tabla 12.3 Radios ionicos de varios cationes y aniones (para un numero de coordinación igual a 6)
Catión
Radio iónico (nm)
Anión
Radio iónico (nm)
Al3+
0.053
Br-
0.196
Ba2+
0.136
Cl-
0.181
Ca2+
0.100
F-
0.133
Cs+
0.170
I-
0.220
Fe2+
0.077
O2-0.140
Fe3+
0.069
S2-
0.184


Estructuras cristalinas del tipo AX
Los materiales cerámicos más comunes contienen el mismo número de cationes y aniones. A menudo se les llama compuestos AX, A indica el catión y X el anión. Existen varias estructuras cristalinas en los compuestos AX; en general, cada una de ellas se conoce con el nombre de un material común que tiene esa estructura particular.
Sub1-Estructura de la sal gema
Quizá la estructura cristalina AX más común es la del cloruro de sodio (NaCl) o sal gema. El número de coordinación tanto para los cationes como los aniones es 6, y por lo tanto, el cociente de los radios del catión y del anión está entre 0.414 y 0.732. Una celdilla unidad de esta estructura cristalina (figura 12.2) se genera a partir de una estructura FCC de aniones con uncatión situado en el centro del cubo y uno al centro de cada una de las 12 aristas del cubo. Una estructura cristalina equivalente se forma a partir de una estructura cubica centrada en las caras formadas formadas por cationes. De ese modo, la estructura cristalina de la sal gema se puede considerar como dos redes FCC interpenetrantes, una compuesta por cationes y la otra por aniones. Entre losmateriales cerámicos comunes que tienen esta estructura cristalina están NaCl, MgO, MnS, LiF y FeO.

Figura 12.2 Celdilla unidad de la estructura cristalina de la sal gema o cloruro de sodio (NaCl).

Sub2- Estructura de cloruro de cesio
La figura 12.3 muestra una celdilla unidad de la estructura cristalina del cloruro de cesio (CsCl); el número de coordinación es 8 para los dos tipos de iones. Losaniones están ubicados en cada uno de los vértices del cubo, mientras que en el centro del cubo hay un solo catión. El intercambio de aniones y cationes produce la misma estructura cristalina. Esta no es una estructura cristalina BCC puesto que intervienen iones de dos clases diferentes.

Figura 12.3 Celdilla unidad de la estructura cristalina del cloruro de sodio (CsCl)
Sub3- Estructura de lablenda de cinc
Una tercera estructura AX es aquella en la cual el número de coordinación es 4; es decir, todos los iones tienen una coordinación tetraédrica. Se le denomina estructura de blenda de cinc o esfalerita, de acuerdo con el término en mineralogía para el sulfuro de cinc (ZnS). En la figura 12.4 se presenta una celdilla unidad; todos los vértices y la posiciones en las caras de la celdilla...