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EL ESTADO SOLIDO.

20060206110824-pablo-20blanco.jpgEl Estado Sólido
1. Sólido Cristalino y Sólido Amorfo:
Los sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. Los sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina.
Los sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece mucho más a la de los líquidos que a la de los sólidos.
 El vidrio, el alquitrán, los polímeros de alta masa molecular como el plexiglás son ejemplos de sólidos amorfos.
 
2. Características Generales:
Los cristales poseen una constitución vectorial, es decir, sus propiedades son función de la dirección. En las sustancias cristalinas no son equivalentes todas las direcciones. La dependencia entre las propiedades de un cristal y la dirección está influenciada por la simetría del mismo, es decir por el número de planos o de ejes de simetría que son los que condicionan el crecimiento del cristal.
 
3. Fuerzas de Enlace:
Los sólidos cristalinos se clasifican en categorías  dependientes del tipo de partículas que forman el cristal y los enlaces que interaccionan entre ellas.
Las categorías son:
a.- Fuerzas Iónicas Constituidas por fuerzas electrostáticas entre iones de signos opuestos que constituyen las partículas del cristal iónico. Desde que estas fuerzas son considerables, los cristales iónicos resultan ser bastante duros, quebradizos, malos conductores caloríficos y eléctricos y de punto de fusión elevados (600 a 3000ºC).
Ejemplo: NaCl. CaBr2, K2SO4, que son sales características.  
 
b.- Fuerzas de Van der Waals Son fuerzas débiles, por lo cual los cristales son blandos y de bajo punto de fusión. Son características de sustancias orgánicas que poseen este tipo de fuerza de enlace entre sus moléculas neutras que constituyen sus partículas cristalinas.
 
c.- Fuerzas de Enlace Covalente Los sólidos covalentes (sólidos de red cristalina), el diamante es un ejemplo de los cristales que mantienen unidas sus partículas por enlaces covalentes en tres dimensiones; cada átomo de carbono esta unido a otros cuatro por un modelo tetraédrico, que permite reconocer la dependencia con el tetraedro de Van´t Hoff para el átomo de carbono.
En cambio, el grafito, es menos compacto y blando, exfoliable y de más facil ataque por los agentes químicos, debido a que la estructura cristalina tiene una ordenación de capas bidimensionales de enlaces covalentes entre sus átomos según distribución hexagonal parecidos a los anillos del  benceno.
 
d. Fuerzas dipolo-dipolo Las fuerzas dipolo-dipolo son atracciones entre dipolos eléctricos de moléculas polares.
 
e. Fuerza dipolo-dipolo inducido Estas fuerzas se dan entre una molécula polar y otra molécula no polar. La molécula polar induce un dipolo en la no polar.
 
f.- Fuerzas de Dispersión o de London Son atracciones que se dan entre cualquier tipo de moléculas debido a los dipolos instantáneos que se  forman producidos por las fluctuaciones en la densidad eléctrica que rodea a los átomos. Las fuerzas de London dependen de la forma de la molécula. Para moléculas de formas semejantes, crecen con la masa molecular y con la polarización ya que esos factores facilitan la fluctuación de los electrones.
 
g.- Fuerzas Ión-dipolo En estas fuerzas un catión atrae la carga parcial negativa de un dipolo eléctrico o un anión atrae la carga parcial positiva del dipolo. Esta fuerza es la responsable de la hidratación de los iones del agua. La hidratación del catión persiste muchas veces en el sólido por ejemplo el Na2CO3.10H2O. Un catión se hidrata mas fuertemente cuanto menor sea su tamaño y mayor su carga.
 

h.- Fuerza de Enlace de Hidrógeno Es una interacción primordialmente de tipo dipolo-dipolo especialmente fuerte, que se da entre un átomo de hidrógeno con carga parcial positiva y un átomo electronegativo (normalmente N, O, ó F) La presencia del enlace de hidrógeno en el H2O, NH3 y HF, justifica las anormalidades encontradas en sus puntos de fusión, es también responsable de la alta capacidad calorífica molar del agua líquida, así como de sus elevados calores de vaporización y de fusión.

4. Sistemas Cristalinos:

Es la unida de volumen más pequeña de un cristal que reproduce por repetición la red cristalina, se llama celdilla unidad. Se puede demostrar que para que una celdilla unidad por repetición pueda reproducir la red cristalina, de pertenecer a un de los siete sistemas cristalinos de la tabla que mostramos.

5.- Capacidad Calorífica de los Sólidos:

Las capacidades caloríficas atómicas de los elementos se llaman también calores atómicos, las capacidades caloríficas moleculares de los compuestos se llaman también calores moleculares. 
Las llamadas caloríficas a altas temperaturas se representan por ecuaciones de algunos de los tipos siguientes que fueron dadas por Kellongg:
 
                                             Cp= a + bT
                                             Cp= a + bT + cT2
                                             Cp= a + bT + cT-2
 
 6.- Fenómeno de Fusión y Sublimación:
Fenómeno de Fusión.-  Se denomina al cambio de estado, de sólido a líquido, y va acompañado de un moderado cambio de volumen. Así por ejemplo, el hielo y el agua saturada con el aire estan en equilibrio bajo una presión total atmosférica de 1.00 atm, en la cual la presión parcial del vapor de agua sólida es solo de 4.58 torr, a la temperatura de 0.00ºC que es uno de los dos puntos fijos de la escala centígrada de temperatura.
Fenómeno de Sublimación.- Los sólidos tienen tensiones de vapor características, que varían con la temperatura como sucedía con los líquidos. Aumentando la temperatura, aumenta también la tensión de vapor del sólido. En el caso del equilibrio de un sólido con su vapor saturado, que varía su presión con la temperatura, la curva se llama una curva de sublimación. El termino sublimación se usa para indicar la conversión directa sólido         vapor, sin la intervención del líquido. La purificación del yodo, azufre, naftaleno y ácido benzoico resultan muy fácil por sublimación, debido al hecho que las tensiones de vapor de estos sólidos tienen valores bastante altos.   
 
7.- Macromoléculas:
En el estudio fisicoquímico de los sistemas químicos, se toma uno de los dos puntos de vista siguiente: molecular o macroscópico. Sin embargo, una importante clase de sistemas químicos es intermedias entre ambos extremos.
Estos sistemas consisten de moléculas que son tan grandes que pueden ser tratadas como moléculas gigantes o partículas macroscópicas pequeñas. La mayoría de estas partículas que son de interes usual, y que se encuentran en en la variación de diámetro de 10 nanómetros y 1 micrómetro, se halla que son moléculas simples, por lo cual es conveniente el termino “macrmolécula”.
Los sistemas de macromolécula pueden ser clasificados como polímeros sintéticos y macromoléculas naturales. Las macromoléculas sintéticas comprenden los polímeros de adición como el polietileno y los polímeros de condensación como el nailon.
El mayor interés en las macromoléculas naturales esta centrada en las proteínas y en los ácidos nucleicos, pero también incluyen a los polisacáridos como la celulosa y los polímeros de isopreno como el caucho natural.  

Cool  Wink

06/02/2006 07:08. martimarti #. ciencia general

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