ALUMNOS: CHUPAYO YAURI, Oscar Enrique PANTOJA ALAYO, Cindy Isabel VIVAS PACHECO, Gerson
El estado sólido •
En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia están unidos entre sí por fuerzas intensas, formando un todo compacto. Esto es una característica de los sólidos y permite que entren las fuerzas de enlace dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas tienen movimientos, se limitan a vibraciones en los vértices de la red en donde se encuentran. Por esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios.
TIPOS DE SÓLIDOS Sólidos cristalinos Es un ordenamiento de átomos, iones o moléculas que se unen entre sí mediante las fuerzas de cohesión correspondiente, según un modelo regular repetitivo. Sólidos metálicos Los metales y las aleaciones son sistemas sólidos integrados por átomos unidos por fuerzas de enlace metálico. Sólidos iónicos Son sólidos constituidos por aniones y cationes que se mantienen unidos entre sí mediante fuerzas electrostáticas. Sólidos covalentes Son sólidos con un ordenamiento tridimensional en el que existen enlaces covalentes entre todas las unidades estructurales. Sólidos moleculares Son sólidos formados por moléculas que se mantienen unidas entre sí mediante fuerzas intermoleculares.
Tipos de sólidos Sólidos amorfos El sólido amorfo es un estado sólido de la materia en el que las partículas que conforman el sólido carecen de formas y caras definidas, y a su vez de una estructura ordenada. Constan de una temperatura característica conocida como: Temperatura de transición vitria (Tg) donde sus propiedades suelen experimentar cambios importantes.
Diferencias entre sólidos cristalinos y amorfos La principal diferencia entre un sólido cristalino y un sólido amorfo es su estructura. En un sólido cristalino existe una ordenación de los átomos a largo alcance, mientras que en los sólidos amorfos no se puede predecir donde se encontrará el próximo átomo. En este hecho se basan los diferentes métodos de diferenciación entre ambos tipos de sólido, que en algunos casos no es fácil de establecer a simple vista.
Importancia tecnológica de los sólidos •Apariencia • Piedras preciosas y
semipreciosas •Propiedades mecánicas • Metales / aleaciones • Cemento / Hormigón • Cerámicas • Lubricantes • Abrasivos •Propiedades eléctricas • Conductores metálicos • Semiconductores • Superconductores • Electrolitos • Piezoeléctricos
•Propiedades magnéticas • Tecnología de grabación •Propiedades ópticas • Pigmentos • Fósforos • Láseres • Dobladores de frecuencia
de la luz •Catalizadores • Zeolitas •Sensores • Sensores de oxígeno
PROPIEDADES DE LOS CRISTALES •
Periodicidad. La materia cristalina es periódica es decir, los átomos que forman el cristal se encuentran siempre a distancias específicas, esto se conoce como periodo de traslación o PIU (Periodo de Identidad Unidad) y se miden en Amstrong (Å) . El cristal está formado por la repetición monótona de agrupaciones de átomos paralelas entre si y a distancias específicas. Por ejemplo un cristal de sal está formado por la repetición constante de aniones cloro y cationes sodio.
PROPIEDADES DE LOS CRISTALES •
Homogeneidad. La materia cristalina es homogénea, el motivo que se repite es siempre el mismo y no se distinguen entre ellos, cada nudo de la red es idéntico a todos y cada uno de los demás.
PROPIEDADES DE LOS CRISTALES •
Simetría. La materia cristalina es simétrica, se define simetría como la operación que lleva a coincidir un nudo con sus homólogos.
REDES CRISTALINAS SIMPLES
RED BIDIMENSIONAL
RED TRIDIMENSIONAL
DEFINICIONES
Defectos en las estructuras cristalinas
Defectos puntuales
Defectos puntuales
Defectos lineales
Defectos lineales. Dislocaciones
Dislocaciones
DEFORMACION DE LOS METALES
DEFORMACION DE LOS CERAMICOS
DEFECTOS DE SUPEFICIE
¿Cómo se forma las estructuras cristalinas?
“Granos” (cristales)
“Granos” (cristales)
Sólidos iónicos
Los sólidos iónicos están formados por iones unidos por fuerzas eléctricas intensas (enlaces iónicos) entre iones contiguos con cargas opuestas (cationes y aniones). En estas sustancias no hay moléculas sencillas e individuales; en cambio, los iones permanecen en una ordenación repetitiva y regular formando una red continua. La sal común (NaCl), minerales como la fluorita (CaF 2) o los óxidos de los metales son ejemplos de sustancias iónicas.
Propiedades de los sólidos iónicos 1. No son volátiles y tienen un punto de fusión alto (normalmente entre 600 °C y 2,000 °C). Para fundir el sólido deben romperse los enlaces iónicos, separando unos de otros los iones con cargas opuestas. Los iones adquieren energía cinética suficiente para que esto ocurra solamente a temperaturas elevadas. 2. Los sólidos iónicos no conducen la electricidad, puesto que los iones cargados tienen posiciones fijas. Sin embargo, llegan a ser buenos conductores cuando están fundidos o disueltos en agua. En ambos casos, fundidos o en disolución, los iones son libres para moverse a través del líquido y así pueden conducir una corriente eléctrica.
Propiedades de los sólidos iónicos 3. Muchos compuestos iónicos, pero no todos (p. ej., el NaCl pero no el CaCO3), son solubles en agua. 4. Los sólidos iónicos son duros, aunque en comparación con los sólidos metálicos, son menos densos, menos duros, más quebradizos y más frágiles. 5. Los sólidos iónicos no son tan elásticos y plásticos como los metales y aleaciones, es decir, no son
fácilmente mecanizables.
Ejemplos de estructuras de sólidos iónicos
Ejemplos de estructuras de sólidos iónicos
Sólidos covalentes Están formados por átomos covalentemente unidos a sus inmediatos vecinos. •Los enlaces son direccionales y determinan el ordenamiento geométrico de los átomos en la estructura cristalina. •La rigidez de su estructura electrónica hace que los sólidos covalentes sean duros y poco deformables. •No son buenos conductores ni del calor ni la electricidad (no hay electrones libres). •Algunos son semiconductores.
SOLIDOS COVALENTES
Boro (arreglo icosaédrico)
Carbono (arreglo hexagonal)
DIAMANTE DE CULLIMAN
Propiedades de los sólidos covalentes • •
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Son muy duros. Tienen elevado punto de fusión, con frecuencia alrededor de 1.000 °C o mayores. Esto es debido a que para fundir el sólido, deben romperse los fuertes enlaces covalentes entre sus átomos. Los sólidos de este tipo son notablemente diferentes de los sólidos moleculares, que tienen puntos de fusión mucho más bajos. Son insolubles en todos los disolventes comunes. Para que se disuelvan, tienen que romperse los enlaces covalentes de todo el sólido. Son malos conductores de la electricida d. En la mayoría de las sustancias de red covalente no hay electrones móviles que puedan transportar una corriente.
Sólidos moleculares •
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Están formados por moléculas que son unidades discretas compuestas por uno o más átomos iguales o diferentes, que se empaquetan en el sólido. Los enlaces entre los átomos dentro de cada molécula son enlaces covalentes con más o menos carácter polar. Las moléculas están unidas por débiles fuerzas de Van der Waals. Las distancias entre átomos unidos por enlace covalente, distancias intramoleculares, son más cortas que las que existen entre átomos de diferentes moléculas, distancias intermoleculares. Al pasar a la fase líquido o gas, las moléculas permanecen y solo se rompen las fuerzas intermoleculares.
Sólidos moleculares
Propiedades de los sólidos moleculares
Sólidos metálicos •
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Sus unidades estructurales son electrones y cationes, los últimos pueden tener cargas de +1, +2 o +3. Los cristales metálicos están formados por un conjunto ordenado de iones positivos, por ejemplo, Na+, Mg2+, Cu2+. Estos iones están anclados en su posición, como boyas en un "mar" móvil de electrones. Estos electrones no están sujetos a ningún ion positivo concreto, sino que pueden deambular a través del cristal.
Propiedades de los sólidos metálicos •
Conductividad eléctrica elevada. La presencia de un gran número de electrones móviles explica por qué los metales tienen conductividades eléctricas varios cientos de veces mayores que los no metales. La plata es el mejor conductor eléctrico pero es demasiado caro para uso normal. El cobre, con una conductividad cercana a la de la plata, es el metal utilizado habitualmente para cables eléctricos.
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Buenos conductores del calor. El calor se transporta a través de los metales por las colisiones entre electrones, que se producen con mucha frecuencia.
Propiedades de los sólidos metálicos •
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Ductilidad y maleabilidad. La mayoría de los metales son dúctiles (capaces de ser estirados para obtener cables) y maleables (capaces de ser trabajados con martillos en láminas delgadas). En un metal, los electrones actúan como un pegamento flexible que mantiene los núcleos atómicos juntos, los cuales pueden desplazarse unos sobre otros. Como consecuencia de ello, los cristales metálicos se pueden deformar sin romperse. Insolubilidad en agua y en otros disolventes comunes. Ningún metal se disuelve en agua; los electrones no pueden pasar a la disolución y los cationes no pueden disolverse por ellos mismos.
