Química Inorgánica I. TEMA 3. Sólidos PDF

TEMA 3. Estructura y energía de los sólidos metálicos e iónicos 1. Redes cristalinas. Empaquetamiento de esferas 2. Estructura de los metales. Aleaciones. 3. Enlace en metales y semiconductores 4. Sólidos iónicos. Radios iónicos 5. Estructuras de compuestos i...

TEMA 3. Estructura y energía de los sólidos metálicos e iónicos 1. Redes cristalinas. Empaquetamiento de esferas 2. Estructura de los metales. Aleaciones. 3. Enlace en metales y semiconductores 4. Sólidos iónicos. Radios iónicos 5. Estructuras de compuestos iónicos. 6. Energía de red.  Empaquetamientos Compactos (a) Empaquetamiento cúbico compacto IC 12 (espacio ocupado 74 %) (b) Empaquetamiento hexagonal compacto IC 12 (espacio ocupado 74%) No compactos Espacio ocupado < 74 % (c) Red cúbica simple IC 6 (espacio ocupado ≈ 52 %) (d) Red cúbica centrada en el cuerpo IC 8 (espacio ocupado ≈ 68 %) Empaquetamientos Secuencia de capas: ABCABCABC Empaquetamiento Cúbico Compacto (ecc) Secuencia de capas: ABABABAB Empaquetamiento Hexagonal Compacto (ehc)  Huecos octaédricos y tetraédricos r hueco tetraédrico ≈ 0,225 resfera r hueco octaédrico ≈ 0,414 resfera  Empaquetamientos Tanto el Empaquetamiento Hexagonal Compacto (a) como el Empaquetamiento Cúbico Compacto (b) presentan índices de coordinación 12 para cada átomo  ESTRUCTURAS DE ALGUNOS ELEMENTOS Modelo de empaquetamiento de esferas: muy útil para la descripción de estructuras Empaquetamiento de átomos, moléculas o iones en: Elementos no Compuestos Metales y Sólidos iónicos metálicos moleculares aleaciones Fuerzas de Van der Waals Gases nobles: Solidifican a baja temperatura menos el He Estado cristalino: empaquetamiento cúbico compacto H fusión y Tª de fusión muy pequeñas H2 en estado sólido: empaquetamiento H2 y F2 en estado sólido HEXAGONAL COMPACTO Moléculas con libertad de rotación: “esferas” F2 a Tª r(O2-)  E. de red inicial (MCO3)< E.red final (MO) K K Si catión grande: y Representación, a modo de ejemplo, de la r(O2-) + r(catión) r(CO32-) + r(catión) disminución en la distancia interiónica al descomponer el anión (ej. CO32- en O2-).Si el catión es grande la distancia y, en consecuencia, No gran diferencia la Hred cambia poco. Si el catión es pequeño, el cambio relativo en la distancia es importante y la K variación en la Hred es grande, lo que favorece la >> K Si catión pequeño: descomposición. r(O2-) + r(catión) r(CO32-) + r(catión)  IMPLICACIONES DE LA ENERGÍA DE RED Solubilidad Hdisol = - Hred(MX) + Hhid (M+) + Hhid (X-) Camino 1 Hdisol MX(s) +Ejempo n H2O de disolución de un M+sólido (ac) +iónico en agua X-(ac) Hhid (M+) + Hhid (X-) Hred(MX) Camino 2 Entalpías de hidratación de los iones 1/(r+ + r-) M+(g) + X-(g) + n H2O + - 1/r + 1/ r Anión y catión grande: Entalpía de red pequeña, entalpías de hidratación pequeñas Anión y catión pequeños: Entalpía de red grande y entalpías de hidratación grandes Anión grande y catión pequeño: Correlación entre las entalpías de disolución Entalpía de red pequeña y entalpía de hidratación del anión pequeña de halogenuros y las entalpías de hidratación Entalpía de hidratación del catión grande de los iones. La disolución es más exotérmica cuanto mayor es la diferencia de tamaño entre los iones. entalpía de hidratación grande: solubilidad