CRISTALOQUIMICA.PPT.3C

CURSO:

CRISTALOGRAFÍA CATEDRA: ING. CHUQUIRUNA CHÁVEZ WILDER

INTEGRANTES:  BRIONES INCISO , JESÚS  CHÁVEZ QUIJANO, PATRICIA  GÁLVEZ DÍAS , JULIO

Cristaloquímica Ciclo 2016 -i

CRISTALOQUÍMICA

IV. CONCLUSIONES

I. INTRODUCCIÓN

CapÍtulo IV

V.REFERENCIA BIBLIOGRAFICAS. II. OBJETIVOS 2.1. GENERAL 2.2. ESPEIFICOS

III. MARCO DE ESTUDIO 1) EL ÁTOMO 2) EL IÓN 3) COORDINACIÓN DE IONES 4) FUERZAS DE ENLACE EN LOS CRISTALES 5) TIPOS DE ESTRUCTURAS COMUNES: EJEMPLOS 6) CAMBIOS DEL TIPO DE ESTRUCTURA POR CAUSA DE LAS ALTAS PRESIONES

CRISTALOQUÍMICA

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:  Establecer los conceptos de átomo e ion, como estos influyen en la formación de cristales en rocas.

 Conceptuar y reconocer como se unen los átomos a través de los enlaces.

|  Distinguir las estructuras representativas de los cristales más comunes.

 Aprender sobre las leyes de Pauling que son las que rigen el proceso de empaquetamiento.

III.

MARCO DE ESTUDIO

1) ÁTOMO

Protones (+) Núcleo Neutrones ( )

unidad más pequeña de la materia del griego ἄτομον , indivisible

corteza

Electrones (-)

2)

IÓN

partícula cargada eléctricamente han ganado o perdido electrones fenómeno se conoce como ionización

•Anión 𝐸 − •Catión 𝐸 +

3) COORDINACIÓN

DE IONES

En química y física del estado sólido, el número de coordinación de un átomo en un compuesto químico es el número de átomos unidos directamente a él

Factores que determinan numero de coordinación • El tamaño del átomo o ion central • Las interacciones estéricas (de tamaño) entre los ligandos • Las interacciones electrónicas (densidad de carga transferida desde los ligandos al metal)

el

NÚMEROS DE COORDINACIÓN MAS COMUNES

NÚMERO DE COORDINACIÓN 3 NÚMERO DE COORDINACIÓN 4 NÚMERO DE COORDINACIÓN 6

NÚMERO DE COORDINACIÓN 3

Los complejos de coordinación 3 no son muy comunes. Normalmente se observan estructuras trigonales-planas y los ejemplos con centros metálicos d10 incluyen: EJEMPLOS

• • • • •

[Fe(N(SiMe3)2)3] [Cu(CN)3]2[AgTe7]3[HgI3][Pt(PPh3)3]

NÚMERO DE COORDINACIÓN 4 Las estructuras más comunes con compuestos con este número de coordinación son tetraédricas, siendo el tetraedro la estructura observada con más frecuencia.

TETRAEDRO El tetraedro a veces está “aplanado” y las distorsiones se atribuyen a efectos estéricos o de empaquetamiento cristalino. Las especies tetraédricas sencillas incluyen: • [MnO4]• [NiCl4]2-

NÚMERO DE COORDINACIÓN 6 Seis, es el número de coordinación más común. La estructura más común es la octaédrica. Compuestos con este número de coordinación surgen de metales de transición con configuraciones d8 y d10.9 Prisma Trigonal La mayoría de los compuestos con esta estructura tienen tres ligantes bidentados. Esta geometría ocurre cuando dos caras triangulares son eclipsadas, como por ejemplo: • [ReMe6] • [TaMe6]• [ZrMe6]2-

EMPAQUETADO COMPACTO Se define el empaquetado como la disposición de los átomos en el espacio ocupando el menor volumen y considerando a los átomos como como esferas duras y rígidas. Tomando por ejemplo en un cristal el átomo central de una celda cúbica centrada en el cuerpo (BCC), éste claramente está en contacto con 4 átomos vecinos en la cara superior y 4 átomos abajo, por lo tanto:

El número de coordinación para la estructura BCC es 8

LEYES DE PAULING Cuando las estructuras están formadas por dos o más tipos de átomos unidos por enlace iónico, puro o combinado con otros (que es lo más frecuente), los poliedros de coordinación estarán en función de la relación de sus radios. Los principios generales que regulan esta coordinación entre iones son las denominadas Reglas de Pauling. LINUS PAULING Linus Carl Pauling fue un bioquímico y activista estadounidense. Él mismo se llamaba cristalógrafo, biólogo molecular e investigador médico. Pauling publicó alrededor de cincuenta artículos, y creó las cinco reglas de Pauling, desarrolladas para determinar la estructura molecular de los cristales complejos.

PRIMERA LEY DE PAULING La primera regla de Pauling establece que en una estructura cristalina iónica, la distancia catión-anión es la suma de los radios de los dos iones y el número de coordinación está determinado por la relación de los radios del catión con respecto al anión.

SEGUNDA LEY DE PAULING La segunda regla de Pauling o Principio de la valencia electrostática determina que en una estructura de coordinación estable, la fuerza total de los enlaces de valencia que unen al catión con los aniones que lo rodean es igual a la carga del catión.

TERCERA LEY DE PAULING La tercera regla de Pauling dicta que la existencia de aristas y en especial de caras comunes entre poliedros hace disminuir la estabilidad de las estructuras coordinadas.

CUARTA LEY DE PAULING La cuarta regla de Pauling determina que en un cristal que contiene diferentes cationes los que tienen gran valencia y pequeño número de coordinación tienden a no compartir entre sí elementos poliédricos.

QUINTA LEY DE PAULING La quinta regla de Pauling o Ley de la parsimonia establece que el número de partículas estructurales diferentes dentro de una estructura tiende a un límite.

ENLACES EN LOS CRISTALES La estructura interna de la materia se encuentra muy relacionada con el tipo de átomos que la constituyen y con las interacciones o enlaces existentes entre ellos. Estas interacciones estabilizan el cristal y las hay de varios tipos. Las distribuciones periódicas que forman los cristales pueden estar constituidas por átomos (o iones) o por moléculas, en cada caso el tratamiento será distinto. TIPOS DE ENLACES • ENLACE IÓNICO

• ENLACE COVALENTE • ENLACE METÁLICO

ENLACE IÓNICO Se establecen entre átomos con gran diferencia de electronegatividad y su causa es la atracción electrostática entre iones con carga de signo opuesto. CARACTERÍSTICAS • Altos puntos de fusión, relacionados con las cargas de los iones. • Alta solubilidad en líquidos con elevada constante dieléctrica, como el agua. • Son aislantes eléctricos en fase sólida y conductores si están fundidos.

• Suelen ser diamagnéticos, aunque hay excepciones si contienen metales de transición.

• Las propiedades ópticas del cristal pueden deducirse de la suma de las de cada uno de los iones que lo forman. • Presentan baja conductividad calorífica y también baja expansión y compresibilidad térmica. • Son duros, frágiles y con buena exfoliación. • Pueden dar lugar a soluciones sólidas.

ENLACE COVALENTE Se establecen entre átomos que comparten una porción de su densidad electrónica, la cual mantiene unidos a los núcleos. CARACTERÍSTICAS • Las densidades suelen ser bajas.

• Son insolubles en líquidos polares.

• Son aislantes o semiconductores en fase sólida y en fase fundida.

• Raramente forman soluciones sólidas.

• Las propiedades ópticas están condicionadas por la existencia de electrones deslocalizados. • Generalmente son diamagnéticos.

III.

MARCO DE ESTUDIO

III.

MARCO DE ESTUDIO

ENLACES METÁLICOS Se establecen entre átomos con un elevado carácter electropositivo que comparten una porción de su densidad electrónica, encontrándose ésta deslocalizada en la estructura. TIPOS DE ENLACES • Gran conductividad térmica y eléctrica en fase sólida y en fase fundida.

• Suelen ser ferromagnéticos o antiferro magnéticos.

• Son dúctiles, maleables y, a veces, elásticos.

• Son opacos.

• Brillo metálico, más o menos intenso, que puede ser atenuado en la superficie por alteraciones. • Densidad elevada.

• Grandes posibilidades en cuanto a las soluciones sólidas (aleaciones oro-plata, hierroníquel).

TIPOS DE ESTRUCTURAS COMUNES

•

FORMACION DE LOS CRISTALES DE AZUFRE.

•

FORMACION DE CRISTALES DE PIROXENO

•

FORMACION CRISTALES DE CACITA

DE

•

FORMACION CRISTALES DE YESO

DE

•

FORMACION DE CRISTALES DE DISTENA

CRISTALES IONICOS

CRISTALES COBALENTES

CRISTALES METÁLIC

SAL COMUN

CUARZO

MAGNETITA

ELEMENTOS DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS

SEGÚN LA POSICON DE LOS ATOMOS EN UNA RED CRISTALINA • RED CUBICA SENCILLA

•Numero de coordinación = 6 •Átomo por celda = 1 •Factor de empaquetamiento = 52% •Relación entre la arista del cubo y el atomo : 2r=a

• RED CUBICA SENTRADA EN EL CUERPO

•Numero de coordinación = 8 •Atomo por celda = 2 •Factor de empaquetamiento = 68% •Relación entre la arista del cubo y el átomo: 3r/√3=a

• RED CUBICA SENTRADA EN LAS CARAS

•Numero de coordinación = 12 •Átomo por celda = 4 •Factor de empaquetamiento = 74% •Relación entre la arista del cubo y el átomo: 4r/√2=a

RED HEXAGONAL COMPACTA

•Numero de coordinación = 12 •Átomo por celda = 6 •Factor de empaquetamiento = 74%

ESTRUCTURAS DE LOS SILICATOS GRUPO TETRAEDRICO INDEPENDIENTE

Ejemplo la Forsterita (𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4 )

• TETRAEDRICO ENTRELAZADO

Ejemplo la Thortveitita (Sc2Y)2Si2O7

• ESTRUCTURA DE CADENA Cadena sencilla Wollastonita (CaSiO3)

Cadena doble Tremolita (Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2)

• ESTRUCTURA DE OJASA

Ejemplo: Talco Mg3Si4O10(OH)2

ISOMORFISMO • fenómeno por el que dos sustancias distintas, por el hecho de presentar la misma estructura, distribución de átomos y dimensiones en sus moléculas, son capaces de formar conjuntamente una sola red cristalina.

POLIMORFISMO Ejemplo: Cuarzo (SiO2)

Ejemplo: Calcita

sistema exagonal

romboedrico

PSEUDOMORFISMO Ejemplo: limonita(Fe2O3. nH2O) en pirita(FeS2 )

CONCLUSIONES • Las formaciones de los cristales en las rocas se dan por el tipo de enlace y sobre todo por los comportamientos que existen en los diferentes tipos de minerales que hay en cada roca, tomando en cuenta el ambiente en el cual esta cristalización se realiza p. • Las estructuras más comunes delos cristales son las de coordinación 6, orotedricas, puesto que es la manera más estable para poder tener un tipo de cristal, además los átomos tienden, en su mayoría a agruparse en esta manera para poder hacer una estructura mucho más resistente. • Las Leyes de Pauling son las más apropiadas para el estudio de cristaloquímica puesto que sin ellas no podríamos entender casi a un 100% como es que se han formado los cristales que conocemos.

CURSO:

CRISTALOGRAFÍA CATEDRA: ING. CHUQUIRUNA CHÁVEZ WILDER

INTEGRANTES:  BRIONES INCISO , JESÚS  CHÁVEZ QUIJANO, PATRICIA  GÁLVEZ DÍAS , JULIO

Ciclo 2016 -i