Fisica del edo. sol. solidos ionicos

1. 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 (CaF2) o los óxidos de los
metales son sustancias iónicas.
En la sal común los iones Na+ (cationes) y los iones Cl- (aniones), unidos por
fuerzas eléctricas debidas a su carga opuesta, forman una red tridimensional
cúbica en la que cada ion Cl- está rodeado por seis iones Na+ y cada ion
Na+ por seis iones Cl-.

2. • Debido a su estructura, los sólidos iónicos tienen las siguientes propiedades:
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.

3. Como sucede en cualquier sólido cristalino, los cationes y aniones de un sólido
iónico se disponen ordenadamente en una red cristalina.
Puesto que las fuerzas que mantienen unidos a los iones son de naturaleza
electrostática, la red cristalina formada debe cumplir con ciertos requisitos o reglas
básicas.
- Cada catión debe agrupar a su alrededor (preferiblemente en contacto) el máximo
número posible de aniones; por otra parte, cada anión debe hacer lo propio con los
cationes (máximo número coordinación posible para ambos iones).
- La separación entre iones de la misma carga debe ser la máxima posible,
compatibilizándola con la mínima separación factible entre iones de diferente carga
(optimización de las fuerzas de atracción-repulsión electrostáticas).
- En todo caso debe respetarse la neutralidad eléctrica de la estructura; es decir, la
proporción de cationes y aniones debe ser la correspondiente a la estequiometría
del compuesto (NaCl, CaF2, Cs2O, etc.)

4. Cuando un elemento muy electronegativo reacciona con otro muy
electropositivo se forma un compuesto iónico. El número de coordinación de
un ion dentro de una estructura cristalina, es el número de iones con carga
opuesta que tiene como primeros vecinos.
HCP, CCP 12 > 1 hcp o ccp
Cúbica 8 1.00 - 0.73 CsCl
Octaédrica 6 0.73 - 0.42 NaCl
Tetraédrica 4 0.42 - 0.23 ZnS
Trigonal 3 0.23 - 0.16
Lineal 2 < 0.16

5. LA ESTEQUIOMETRÍA.
Es la parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias
que intervienen en una reacción química (reactivos y productos).
Ejemplo: Si tienes una docena de canicas de vidrio y una docena de pelotas de ping-
pong, el número de canicas y pelotas es el mismo, pero ¿pesan lo mismo? NO. Así pasa
con las moles de átomos, son el mismo número de átomos, pero la masa depende del
elemento y está dada por la masa atómica del mismo.

6. La estructura cristalina de los sólidos iónicos se puede explicar convenientemente a
partir del modelo de esferas empaquetadas. Considerando que las esferas son
aniones, en los intersticios o sitios que quedan entre estos se pueden colocar los
cationes.
En la mayoría de los casos el empaquetamiento de los aniones es del tipo compacto,
aunque en algunos sólidos iónicos hay otros tipos d empaquetamiento.
Si en los sitios intersticiales se colocan cationes cuyo tamaño sea ligeramente
superior que el sitio mismo, se logra que exista contacto cercano catión-anion
(máxima atracción) en tanto los aniones quedan ligeramente separados unos de
otros (mínima repulsión). Con ello se logra la máxima estabilidad del grupo de iones.

7. De esta manera los sitios se ocupan siguiendo una regla muy simple:
0,225 r - < r + < 0,414 r - sitios tetraédricos
0,414 r - < r + < 0,732 r - sitios octaédricos
0,732 r - < r + sitios cúbicos
Así por ejemplo, el radio del ion sodio es 98 pm y el del ion cloruro 181 pm y
por lo tanto, r Na = 0,56 r Cl . Es por eso que en el NaCl , el sólido se acomoda en los
sitios octaédricos de un empaquetamiento compacto de aniones cloruro formando
una red cúbica centrada en las caras.