Sólidos

iónicos

Que son los sólidos iónicos?

Son aquellos compuestos formados por enlaces Iónicos, el enlace iónico consiste en la unión de iones con cargas de signo contrario, mediante fuerzas de tipo electrostático, formando grandes cristales de iones positivos y negativos, llamados cristales iónicos.

Un ejemplo de solido iónico es la sal de mesa o Cloruro de Sodio, ya que se forma un enlace iónico (creando iones, un negativo o anión que es el Cloro y un positivo o catión que es el Sodio).

Propiedadeso Son poco solubles en la mayoría de los solventes, sólo lo

hacen en los más polares, como por ejemplo el agua

o Cuando los sólidos iónicos se disuelven en agua los cationes y aniones se separan y quedan libres para moverse en el agua, permitiendo a la solución conducir corriente eléctrica (electrolitos).

o Esta separación de sustancias por medio de la electricidad es lo que Faraday denominó electrólisis.

o Los sólidos iónicos se caracterizan por su dureza o dificultad para ser rayados pues todo proceso de rayado implica la rotura de enlaces en el cristal, así como por su fragilidad, es decir, por su carácter quebradizo.

o En estado solido no son conductores.o Estos son, en general, duros, quebradizos, buenos aislantes y tienen puntos de fusióny ebullición altos, por lo general por encima de los 500ºC

• Ofrecen mucha resistencia a la dilatación. Porque esta supone un debilitamiento de las fuerzas

intermoleculares o iónicas.

Estructura cristalina

ESTRUCTURA CRISTALINA: es la ordenación tridimensional, periódica y simétrica de los átomos, iones o moléculas que constituyen un mineral; y esta disposición de átomos , iones o moléculas, unido a la fuerza de enlace entre ellos, me determinará la estructura física de los materiales en Ingeniería.

Cuando un sólido posee Estructura Cristalina es referido como sólido cristalino o material cristalino: metales, aleaciones y algunos materiales cerámicos.

La disposición atómica de los sólidos cristalinos se puede representar mediante una Red Espacial o

cristalina, en la cual es una disposición de puntos tridimensionales infinitas.

Red Espacial o Retículo Espacial

α β

γ a

b

c

Cada red espacial se puede describir,especificando la disposición de los átomos en una celdilla unidad, la cualcomo se puede observar es repetitivaen una red espacial determinada.

Celdilla UnidadEl tamaño y la forma se describe a través de 3 vectores axiales a, b, y c;y 3 ángulos axiales alfa, beta y gamma.Dichos vectores y ángulos se denominanconstantes reticulares de la celdilla.

• red_espacial_o_cristalina_wmv.mp4

Morfología de las redes cristalinas

• Las redes cristalinas se caracterizan fundamentalmente por un orden o periodicidad. Combinando las dos traslaciones y el ángulo que forman entre sí, sólo hay cinco posibles formaciones de redes planas: paralelogramo, rectángulo, cuadrado, hexágono y rombo.Si formamos una red espacial apilando estas redes planas, sólo existen catorce posibles formaciones que representan las formas más sencillas en que puede descomponerse la materia cristalina sin que por ello pierdan sus propiedades originales, son las llamadas redes de Bravais.

SISTEMAS CRISTALINOSPueden existir diferentes tipos de celdillas cristalinas dependiendo de las dimensiones de sus constantes reticulares pero se han definido 7 sistemas cristalinos que describen todas las posibles redes:

CUBICO Ejes iguales a=b=cángulos iguales = 90º

Sencillocentrado en el cuerpocentrado en las caras

TETRAGONALSencillocentrado en el cuerpo

Ejes a=b=cángulos = 90º

ORTORROMBICO

SISTEMAS CRISTALINOS

Ejes a=b=cángulos iguales = 90º

Sencillocentrado en el cuerpocentrado en las basescentrado en las caras

H. ROMBOEDRICO

HEXAGONAL

Sencilla Ejes a=b=cángulos iguales = 90º

Ejes a=b=c = 90º

Sencillaα β = γ = 120º

Cúbico

Tetragonal

Ortorrombico

Hexagonal

Monoclínico

Triclínico

• The_fourteen_Bravais_Lattices.mp4

Polimorfismo o Alotropía

• Es un fenómeno por el cual muchos elementos y compuestos existen en más de una estructura cristalina bajo diferentes condiciones de temperatura y presión. Un ejemplo de este fenómeno es el hierro. Este es capaz de cristalizar bajo elevadas temperaturas ( 0 - 1539 ºC ) en BCC y FCC.

• ionizacion_alotropica.mp4

IMPERFECCIONES CRISTALINAS

Realmente no existen cristales perfectos sino que contienen varios tipos de imperfecciones y defectos, que afectan a muchas de suspropiedades físicas y mecánicas y tambien influyen en algunas pro-piedades de los materiales a nivel de aplicación ingenieril tal como capacidad de formar aleaciones en frío, la conductividad eléctrica yla corrosión.

Las imperfecciones se clasifican según su geometría y forma así:• Defectos puntuales o de dimensión cero.• Defectos lineales o de una dimensión llamados dislocaciones.• Defectos de dos dimensiones

Existen también defectos macroscópicos como fisuras, poros e inclu-siones extrañas.

Defectos Puntuales (vacantes)

Es un hueco creado por la pérdida de un átomo que se encontraba en esa posición. Puede producirse por reordenamientos atómicos en el cristal a consecuencia de la movilidad de los átomos.Son las imperfecciones mas comunes en los cristales, se da hasta una por cada 10000 àtomos.Las vacantes pueden trasladarse cambiando su posición con sus vecinos.

Defectos puntuales ( Insterticial)

Algunas veces un átomo extra se inserta dentro de la estructura de la red, introduciendo grandes distorsiones en los alrededores, puesto que normalmente el átomo es más grande que la posición intersticial en la que se sitúa.

Defectos puntuales ( sustitucional)

Ocurre cuando un àtomo es reemplazado por otro diferente, el átomo sustituyente puede ser más grande que el àtomo original o mas pequeño. En el primer caso los átomos de alrededor estarán a compresión y en el segundo caso estarán a tensión. Este defecto puede presentarse como una adición deliberada de un elemento aleante o una impureza.

Defectos puntuales ( especiales)

Defecto Frenkel: es un imperfección combinada vacancia- intersticial, ocurre cuando un ion salta de un punto normal dentro de la red a un sitio intersticial dejando entonces una vacancia.

Defecto Schottky: es un par de vacancias en un material con enlaces iónicos, para mantener la neutralidad deben perderse de la red tanto un anión como un catión.

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