03/07/2012

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ESTADO SOLIDO

Propiedades

•Fuerte interacción entre partículas

•Ocupan posiciones relativamente fijas ⇒las partículas “ vibran”

•Tienen forma propia y definida

•Son prácticamente incompresibles

•No difunden entre sí

•Pr de vapor → depende de T y la estructura del material

Pv sólido << Pv líquido

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Calor involucrado en los cambios de estado

Un cambio de estado de una sustancia va acompañado por una absorción o pérdida de energía en forma de calor.

ΔHf = -ΔHs

Sin variación de T y P

A (s) FUSIÓN A (l)SOLIDIFICACIÓN

Entalpía molar de fusión

T

Curva típica de calentamiento para una sustancia

Calor agregado

ΔHf

ΔHvap

Teb

Tf

A

B C

D E

Tipos de sólidos amorfos (vidrio, plástico)

Cristalinos El arreglo de partículas es ordenado(Existen sistemas cristalinos)

Sistemas cristalinos

Galenasulfuro de plomo

Sistemas cristalinos        cristal: arreglo ordenado de 

partículas

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Las propiedades físicas del sólido dependen de

Tipo de partículas presentes en los puntos de la red cristalina

Naturaleza de las fuerzas de atracción entre ellas

TIPOS DE CRISTAL moleculariónicocovalentemetálico

MolecularCO2H2OI2NH3

Fuerzas de LondonFuerzas dipolo-dipolo

- bajos PFno conductores- no conductores

- blandos- bajas energías reticulares

Estructura del hielo

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Como resultado de la estructura el hielo es menos denso que el agualíquida

benceno

Cristal Iónico

Iones ⊕ y V

- Duros- Quebradizos- Altos Pfusión- No conductores

atracción electrostática

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Covalente

Enlaces covalentes

Estructura del diamante

- Duros- Pfusión altos (1200-4000 ºC)- Malos conductores

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MetálicoUnión metálica(atracción electrostática entreiones ⊕ y el “mar de e-“)

Brillo-buenos conductores-Pfusión variables

Iones ⊕situados en puntos de la red; y e-

dispersos

Tipos de cristal

Unidades en los puntos de la red

cristalina

Fuerzas que mantienen unido al

sólidoPropiedades Ejemplos

Molecular Átomoso moléculas

Fuerzas de LondonFuerzas dipolo-dipolo

-bajos PF-no conductores-blandosbajas energías

CO2H2OI2NHp p -bajas energías

reticularesNH3

Iónico Iones ⊕ y V atracciónelectrostática

-Duros-Quebradizos-Altos Pfusión-No conductores

NaClMgSO4CaCO3

C l

Átomos(enlazados a

á Enlaces covalentes

-Duros-Pfusión altos (1200-4000 ºC)

SiO2(cuarzo)CCovalente sus átomos

vecinos)

Enlaces covalentes 4000 C)-Malosconductores

C(diamante)

Metálico

Iones ⊕situados en puntos de la red; y e-

dispersos

Unión metálica(atracciónelectrostática entreiones ⊕ y el “mar dee-“)

-Brillo-buenosconductores-Pfusión variables

NaFeCuHg

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a) Retículas vacantes

Defectos en los cristales

En un cristal verdadero, el ordenamiento de partículas no siempre es perfecto

Existen defectos de red  o Defectos estructurales ausencia d partículas en 

b) Retículos intersticiales

imperfeccionesDefectos estructurales

De naturaleza química

nudos la red que deben tener, ej NaCl, KBr

(b) Presencia anómala de partículas (entre nudos) ej AgBr(por la gran diferencia de tamaño)

Imperfecciones cristalinasDe naturaleza química: relacionada a la presencia de impurezas

Impurezas: alteran totalmente las propiedades de las sustancias

En cristales de Silicio: se añaden indicios de elementos del grupo 15

La conductividad aumenta

El Si y Ge impurificados actúan como semiconductores

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Orbitales moleculares

Teoría de bandas

Las propiedades de los metales como brillo metálico y alta conductividad se explican mediante la 

Si interactúan N orbitales atómicos, se forman N orbitales moleculares

Ej: un cristal de Na metálico contiene 1 mol de atómos de Na⇒i t tú 6 02 1023 bit l tó i 3interactúan 6,02 1023   orbitales atómicos 3s para producir 6,02 1023 orbitales moleculares

mm

mo

mo

mo

mo

mo

mo

mo

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Conductor, aislante, semiconductorCualquier banda que está vacía o parcialmente llenaparcialmente llena y sea continua en toda la red

Gran brecha energética

La que contiene la capa exterior de electrones (nivel de valencia)

Aislante

Semiconductor

Semiconductor tipo n

Semiconductores: tienen bandas llenas que se encuentran ligeramente por debajo delas bandas vacías y no se superponen a ellas. No conducen la electricidad a bajastemperaturas, pero basta un pequeño aumento de temperatura para excitar algunoselectrones de alta energía para que pasen a la banda de conducción vacía (ej. Fosfato de bario)

Banda de d ó

Conductor metálico

Aislante Semiconductor tipo n

semiconductor tipo p

conducción

Banda de valencia