Estructuras cristalinas
Páginas: 9 (2071 palabras)
Publicado: 17 de agosto de 2013
CRISTALOQUÍMICA
TEMA 6
ESTRUCTURAS CRISTALINAS
6.1 Introducción
6.2 Estructuras cristalinas
asc
ua
ÍNDICE
l
Empaquetados compactos. Coordinación
6.3 Enlace en las estructuras cristalinas
6.4 Cristales iónicos
6.5 Cristales covalentes
sP
6.6 Cristales metálicos
6.7 Empaquetados compactos
6.8 Tamaño de los átomos
6.9 Coordinación. Reglas de Pauling
Ce
liaMa
rco
6.10 Posiciones de los átomos
1
6.1 INTRODUCCIÓN
Toda la materia está formada por:
•
•
Iones, átomos o moléculas.
El átomo y sus fuerzas de interacción determinan las propiedades:
o
•
Químicas
Físicas
l
o
asc
ua
•
Dependen de:
o
composición química
o
disposición geométrica de los átomos o iones constituyentes
o
naturaleza de lasfuerzas eléctricas que los unen.
CRISTALOQUÍMICA
sP
Es la ciencia que se ocupa del estudio de las relaciones entre la composición química,
la estructura interna y las propiedades físicas.
rco
6.2 ESTRUCTURAS CRISTALINAS
INTRODUCCIÓN
•
Una estructura cristalina es la disposición periódica y ordenada en el espacio de 3
dimensiones de los constituyentes de la materia (iones,átomos, moléculas o conjuntos de
•
Ma
ellos).
Proporciona información sobre la localización de todos los átomos, las posiciones y tipos
de enlace, simetría y contenido químico de la celda elemental.
•
Su estudio comenzó con los experimentos en 1910 por Laue, Friedrich y Knipping de la
lia
difracción de los rayos X por los cristales.
•
Su conocimiento es muy importantepara:
o
Interpretar fielmente los datos de composición química y propiedades físicoquímicas
de los minerales.
Predecir y sintetizar cristales que tienen propiedades específicas.
o
Analizar las condiciones de formación y transformación de los minerales en distintos
Ce
o
entornos.
•
Bragg
en
1913
determinó
la
primera
estructura
cristalina.
A partirde entonces:
2
o
Se resolvieron cientos de estructuras y se formularon las reglas generales que
gobiernan las estructuras cristalinas,
o
Se creó la cristaloquímica de los minerales, como parte de una cristaloquímica más
general, poniendo de manifiesto detalles todavía más finos de la estructura mineral.
Se elaboró el modelo iónico.
o
Se propuso un sistema de radio iónicoy la regla de la aditividad de tal radio.
o
Se formularon las reglas que gobiernan los cristales iónicos.
o
Se clarificaron los conceptos de solución sólida y polimorfismo.
o
Se desarrolló el concepto de empaquetado compacto y se introdujeron nociones de tipo
asc
ua
l
o
estructural, estequiometría, números de coordinación y poliedros de coordinación;
también seelaboraron métodos para la representación poliédrica de estructuras.
El análisis geométrico de la estructura de los minerales se completó en 1960.
sP
•
PRINCIPIOS A CONSIDERAR EN LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
(Goldschmidt y Laves)
Principio del empaquetado compacto:
rco
•
Los átomos en una estructura cristalina tienden a disponerse de manera que
rellenen el espacio de la forma máseficiente.
Principio de simetría:
Ma
•
Los átomos de la estructura cristalina tienden a conseguir un entorno con la
simetría más alta posible.
•
Principio de interacción:
Los átomos en una estructura cristalina tienden a rodearse del mayor número
lia
posible de átomos vecinos con los cuales pueda interaccionar, es decir, tienden a
Ce
conseguir la coordinación másalta.
•
ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Para que una estructura cristalina sea estable su energía libre tiene que ser mínima.
Esta energía corresponde a la energía G de Gibbs, dada por la expresión:
G = U + PV - TS
Ecuación 6.1
donde:
3
G es la energía libre
P es la presión
V es el volumen
T es la temperatura
Un mínimo en la energía corresponde a un mínimo...
TEMA 6
ESTRUCTURAS CRISTALINAS
6.1 Introducción
6.2 Estructuras cristalinas
asc
ua
ÍNDICE
l
Empaquetados compactos. Coordinación
6.3 Enlace en las estructuras cristalinas
6.4 Cristales iónicos
6.5 Cristales covalentes
sP
6.6 Cristales metálicos
6.7 Empaquetados compactos
6.8 Tamaño de los átomos
6.9 Coordinación. Reglas de Pauling
Ce
liaMa
rco
6.10 Posiciones de los átomos
1
6.1 INTRODUCCIÓN
Toda la materia está formada por:
•
•
Iones, átomos o moléculas.
El átomo y sus fuerzas de interacción determinan las propiedades:
o
•
Químicas
Físicas
l
o
asc
ua
•
Dependen de:
o
composición química
o
disposición geométrica de los átomos o iones constituyentes
o
naturaleza de lasfuerzas eléctricas que los unen.
CRISTALOQUÍMICA
sP
Es la ciencia que se ocupa del estudio de las relaciones entre la composición química,
la estructura interna y las propiedades físicas.
rco
6.2 ESTRUCTURAS CRISTALINAS
INTRODUCCIÓN
•
Una estructura cristalina es la disposición periódica y ordenada en el espacio de 3
dimensiones de los constituyentes de la materia (iones,átomos, moléculas o conjuntos de
•
Ma
ellos).
Proporciona información sobre la localización de todos los átomos, las posiciones y tipos
de enlace, simetría y contenido químico de la celda elemental.
•
Su estudio comenzó con los experimentos en 1910 por Laue, Friedrich y Knipping de la
lia
difracción de los rayos X por los cristales.
•
Su conocimiento es muy importantepara:
o
Interpretar fielmente los datos de composición química y propiedades físicoquímicas
de los minerales.
Predecir y sintetizar cristales que tienen propiedades específicas.
o
Analizar las condiciones de formación y transformación de los minerales en distintos
Ce
o
entornos.
•
Bragg
en
1913
determinó
la
primera
estructura
cristalina.
A partirde entonces:
2
o
Se resolvieron cientos de estructuras y se formularon las reglas generales que
gobiernan las estructuras cristalinas,
o
Se creó la cristaloquímica de los minerales, como parte de una cristaloquímica más
general, poniendo de manifiesto detalles todavía más finos de la estructura mineral.
Se elaboró el modelo iónico.
o
Se propuso un sistema de radio iónicoy la regla de la aditividad de tal radio.
o
Se formularon las reglas que gobiernan los cristales iónicos.
o
Se clarificaron los conceptos de solución sólida y polimorfismo.
o
Se desarrolló el concepto de empaquetado compacto y se introdujeron nociones de tipo
asc
ua
l
o
estructural, estequiometría, números de coordinación y poliedros de coordinación;
también seelaboraron métodos para la representación poliédrica de estructuras.
El análisis geométrico de la estructura de los minerales se completó en 1960.
sP
•
PRINCIPIOS A CONSIDERAR EN LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
(Goldschmidt y Laves)
Principio del empaquetado compacto:
rco
•
Los átomos en una estructura cristalina tienden a disponerse de manera que
rellenen el espacio de la forma máseficiente.
Principio de simetría:
Ma
•
Los átomos de la estructura cristalina tienden a conseguir un entorno con la
simetría más alta posible.
•
Principio de interacción:
Los átomos en una estructura cristalina tienden a rodearse del mayor número
lia
posible de átomos vecinos con los cuales pueda interaccionar, es decir, tienden a
Ce
conseguir la coordinación másalta.
•
ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Para que una estructura cristalina sea estable su energía libre tiene que ser mínima.
Esta energía corresponde a la energía G de Gibbs, dada por la expresión:
G = U + PV - TS
Ecuación 6.1
donde:
3
G es la energía libre
P es la presión
V es el volumen
T es la temperatura
Un mínimo en la energía corresponde a un mínimo...
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