diapositivas estructuras de solidos

Estructura de Slidos

Qumica Inorgnica 1

Estructura de slidos

Qumica Inorgnica

2

Contenido

Introduccin Ordenamiento en la red y concepto de celda unidad

Concepto de empaquetamiento compacto

Estructuras de metales

Estructuras de algunos slidos inicos

Estructuras de algunos slidos covalentes

Estructuras de algunos slidos moleculares

Silicatos

3

Tipos de estructuras cristalinas

enlace cristal caractersticas

metlico metlico dureza variable, p.f.

variables

electrosttico inico cristales duros,

alto p.f.

covalente red covalente cristales muy duros,

alto p.f.

covalente-baja

energa molecular

cristales blandos,

bajo p.f.


Qumica Inorgnica 2

4

Ordenamiento

Materiales cristalinos

Ordenamiento peridico

Material no cristalino

Arreglo desordenado

5

Celdas unidad

Bloque de construccin ms simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslacin reproduce la red

6

Sistemas cristalinos

Celdas unitarias


Qumica Inorgnica 3

7

Empaquetamiento compacto

Capa con empaquetamiento compacto

8

Apilamiento de capas compactas

9

Apilamiento de capas compactas


Qumica Inorgnica 4

10

Empaquetamiento en metales

Cbico compacto (ecc)

Hexagonal compacto (ehc)

Cbico centrado en el cuerpo (cI)

11

Empaquetamiento cbico compacto (ecc)

Secuencia ABCABC

Nmero de coordinacin 12

Eficiencia de empaquetamiento 74 %

12

Celda unidad del ecc

Esferas:

Huecos octadricos:

Huecos tetradricos:

Ca, Sr, Ni, Cu


Qumica Inorgnica 5

13

Empaquetamiento hexagonal compacto (ehc)

Secuencia ABABAB

Nmero de coordinacin 12

Eficiencia de empaquetamiento 74 %

14

Celda unidad del ehc

Esferas:

Huecos octadricos:

Huecos tetradricos:

15

Nmero de coordinacin: 8

Eficiencia de empaquetamiento:

68 %

Empaquetamiento cbico centrado en el cuerpo

Li, Na, K, V, Cr


Qumica Inorgnica 6

16

Sistemas ms complejos

C60 Cs3C60

17

Capas compactas de aniones

con los cationes ubicados en

los huecos de la red

Estructuras de compuestos inicos

Se pueden describir como:

18

n esferas n huecos

octadricos 2n huecos

tetradricos

Estructuras compactas

Relacin esferas a huecos en la red


Qumica Inorgnica 7

19

Compuesto MXm

Ejemplo I

X estructura compacta

(cbica o hexagonal)

M ocupa

de los huecos octadricos

m =

20

FeIII en huecos tetradricos

FeII en huecos octadricos

O estructura compacta

Magnetita FeIIFeIII2O4

Ejemplo II

Fraccin de huecos octadricos ocupados: -

Fraccin de huecos tetradricos ocupados: -

21

Olivino Mg2SiO4

O estructura compacta

Mg en huecos octadricos

Si en huecos tetradricos

Ejemplo III

Fraccin de huecos octadricos ocupados:

Fraccin de huecos tetradricos ocupados:


Qumica Inorgnica 8

22

Estructura del cloruro de sodio

Estructura del cloruro de cesio

Estructura de la blenda de zinc

Estructura de la wurtzita

Slidos inicos con frmula MX

23

Cloruro de sodio (NaCl)

Estructura de la red de cloruros:

Estructura de la red de sodios:

Nmero de coordinacin de los aniones:

Nmero de coordinacin de los cationes:

Nmero de unidades frmula:

cbica centrada en las caras

4

6

6

cbica centrada en las caras

24

Cloruro de sodio (NaCl)

Empaquetamiento compacto de Cl-


Qumica Inorgnica 9

25

Compuestos con estructura de NaCl

Haluros alcalinos (con excepcin

de los haluros de Cs pesados)

Hidruros alcalinos

MgO, CaO, SrO, BaO

MgS, CaS, SrS, BaS

AgF, AgCl, AgBr

26

Cloruro de cesio (CsCl)

Estructura de la red de aniones:

Estructura de la red de cationes:

Nmero de coordinacin de los aniones:

Nmero de coordinacin de los cationes:

Nmero de unidades frmula:

red cbica primitiva

red cbica primitiva

8

8

1

27

Cloruro de cesio (CsCl)

Compuestos con estructura tipo CsCl

CsCl, CsBr, CsI

TlCl, TlBr, TlI

NH4Cl

Empaquetamiento


Qumica Inorgnica 10

28

Blenda de zinc (ZnS)

ecc de S2- y Zn2+ en huecos tetradricos alternados

IC=4

Haluros de cobre

CdS, HgS

29

BeO, ZnO, NH4F

ehc de S2- y Zn2+ en

huecos tetradricos

IC=4

Wurtzita (ZnS)

30

+

r+/r- = 0.414 r+/r- > 0.414 r+/r- < 0.414

Relacin de radios


Qumica Inorgnica 11

31

coordinacin geometra relacin

4 tetradrica 0,225-0,414

6 octadrica 0,414-0,732

8 cbica 0,732-1,00

rNa+/rCl- = 0.52

rCs+/rCl- = 0.93

Relacin de radios y coordinacin

32

r+/r- F Cl Br I

Li 0.57 0.41 0.39 0.35

Na 0.77 0.55 0.52 0.46

K 1.04 0.75 0.70 0.63

Rb 1.14 0.83 0.78 0.69

Cs 1.25 0.91 0.85 0.76

IC=6 IC=8

Relacin de radios y estructuras de los haluros alcalinos

33

Estructuras de la fluorita y antifluorita

Estructura del rutilo

Estructuras del cloruro de cadmio y del ioduro de cadmio

Slidos inicos con frmula MX2


Qumica Inorgnica 12

34

Anin: estructura cbica simple

Catin: estructura cbica centrada en las

caras

CdF2, HgF2, PbF2.

ZrO2, CeO2, UO2.

Fluorita (CaF2)

35

Anin:

estructura cbica centrada en las caras

Catin:

estructura cbica simple

xidos y sulfuros de metales alcalinos:

Na2O, K2S

Antifluorita

36

FeF2, CoF2, NiF2.

MnO2, GeO2, SnO2.

Rutilo (TiO2)


Qumica Inorgnica 13

37

Cloruro y ioduro de cadmio (CdCl2 y CdI2)

Ioduros, bromuros y cloruros de cationes polarizantes.

Disulfuros de cationes tetravalentes

CdI2

38

frmula coordinacin

catin:anin

huecos ocupados

ecc ehc

MX 6:6 todos

oct NaCl NiAs

4:4 1/2 tet blenda wurtzita

MX2 8:4 todos tet CaF2 --

6:3 1/2 oct CdCl2 CdI2

MX3 6:2 1/3 oct FeCl3

M2X3 6:4 2/3 oct Al2O3

Estructuras relacionadas con empaquetamientos compactos de iones

39

Diamante

154 pm


Qumica Inorgnica 14

40

Grafito

335 pm

142 pm

41

Hielo

42

Tipos de estructuras cristalinas

enlace cristal caractersticas

metlico metlico dureza variable,

p.f. variables

electrosttico inico cristales duros,

alto p.f.

covalente red covalente cristales muy

duros, alto p.f.

covalente-

baja energa molecular

cristales blandos,

bajo p.f.


Qumica Inorgnica 15

43

Puntos de fusin de fluoruros de los elementos del tercer perodo

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Na Mg Al Si P S Cl

Tf /

C

PF5

SiF4

SF4

ClF3

Redes moleculares

NaF

MgF2

AlF3

Redes inicas

44

K2[PtCl6]

1

1

Cemento

Vidrios

Cermicas

Piedras preciosas

Industrias basadas en los silicatos

Aislantes trmicos y elctricos

Absorcin de lquidos

Coadyuvantes en la industria farmacutica

Algunos usos

Silicatos

Importancia

tecnolgica

Si y O 75% de la corteza terrestre

Contienen adems Al, Fe, Ca, Na, K y Mg

2

Aspectos generales de las estructuras de los silicatos

xsi= 1.8

xO=3.5

50% caracter inico

SiO44-

r Si4+/ r O2- = 0.29 I.C Si = 4

3

Empaquetamiento compacto de los O2-

Los cationes en los huecos tetradricos (r <

0.55 ) u octadricos (0.55 < r < 0.78 ).

Existen como unidades discretas o

polimerizados.

Aspectos generales de las estructuras de los silicatos

2

4

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas

Redes tridimensionales

Clasificacin estructural

5

Ortosilicatos

Frmula: M2IISiO4 o M

IVSiO4

O/Si = 4

O terminales/Si = 4

O puentes/Si = 0

Carga/Si = -4

Silicatos

6

Silicatos

Olivino (Fe,Mg)2SiO4

3

7

Silicatos

Olivino (Fe,Mg)2SiO4

Verde claro

bajo contenido de

hierro

Color

Pardo caf

alto contenido de

hierro

9

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas



10

Pirosilicatos

Frmula: Si2O76-

O/Si = 3,5

O terminales/Si = 3

O puentes/Si = 0,5

Carga/Si = -3

Silicatos

4

11

[CaFeIIIFeII2][O(OH)Si2O7]

Ilvaita Silicatos

12

Sc2[Si2O7]

Thorveitita Silicatos

13

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas



5

14

Silicatos cclicos

Frmula: (SiO3)n2n-

O/Si = 3

O terminales/Si = 2

O puentes/Si = 1

Carga/Si = -2

Si3O96-

Si6O1812-

Silicatos

15

Berilo Be3Al2(Si6O18)

16

Bajos porcentajes de Cr

Esmeraldas Aguamarinas Silicatos

Bajos porcentajes de Fe

6

17

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas



18

Silicatos de cadena simple

Frmula: (SiO3)n2n-

O/Si = 3

O terminales/Si = 2

O puentes/Si = 1

Carga/Si = -2

Silicatos

Piroxenos y piroxenoides

Dipsido MgCaSi2O6 Silicatos

7

20

Pectolita Ca2NaH(SiO3)3 Silicatos

Silicatos

Diferentes arreglos de cadenas

Enstenita

Wollastonita

22

Diferentes arreglos de cadenas

8

23

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas



24

Silicatos de cadena doble (anfboles)

Frmula: (Si4O11)n6n-

O/Si = 2,75

O terminales/Si = 1,5

O puentes/Si = 1,25

Carga/Si = -1,5

Silicatos

25

Tremolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2

Octaedros MO6

Tetraedros SiO4

9

26

Asbestos

Riebeckita: Na2(Fe,Mg)3Fe2Si8O22(OH)2

Crisotilo Mg3Si2O5(OH)4

Grunerita: (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2

27

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas



28

Silicatos laminares

Frmula: (Si2O5)n2n-

O/Si = 2,5

O terminales/Si = 1

O puentes/Si = 1,5

Carga/Si = -1

10

29

Grupo del talco Mg3[Si4O10](OH)2

30

Biotita K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2

31

Grupo de la montmorillonita

(MI,MII )0.33(Al,Mg)2(Si4O10) (OH)2nH2O

Silicatos

Cationes y solvente

intercambiable

11

Grupo de la caolinita Al2Si2O5(OH)4

33

Silicatos

Ortosilicatos

Pirosilicatos

Cclicos

Cadenas simples

Cadenas dobles

Lminas



34

Slice

Frmula: SiO2

O/Si = 2

O terminales/Si = 0

O puentes/Si = 2

Carga/Si = 0

Silicatos

12

35

Cuarzo Silicatos

36

Cuarzo Silicatos

Amatista

gata

37

13

38

Aluminosilicatos

Redes tridimensionales (Si,Al)O2 cargadas

El aluminio sustituye parcialmente al silicio:

Silicatos

Tres grupos

Feldespatos

Compactos

Ortoclasa (KAlSi3O8)

Zeolitas

Canales

Tamices moleculares

Ultramarinas

Lapislazuli, sodalita

Las cavidades tambin contiene naniones

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