Sólidos Iónicos

Ciudad Juárez, Chih. Viernes, 13 de agosto del 2010

Maestra. Angelica Herreza Castelazo

Integrantes:

Lluvia Yamira Ornelas 102943

Antonio Muñoz Escobar 100724

Dagoberto Guajardo Rocha 101013

Química Inorgánica

¿Qué son los iones?• Los iones son componentes esenciales de la

materia tanto inerte como viva. Son partículas con carga eléctrica neta que participan en un buen número de fenómenos químicos.

• A la temperatura ambiente, los iones de signo opuesto se unen entre sí fuertemente siguiendo un esquema regular y ordenado que se manifiesta bajo la forma de un cristal.

Los sólidos iónicos

• Los sólidos iónicos• Los compuestos iónicos suelen presentar una serie de

características físicas que los distinguen de los covalentes. Así, los sólidos iónicos como el cloruro sódico y el nitrato de potasio tienen puntos de fusión moderadamente altos y son solubles en disolventes polares, en particular en agua. Sin embargo existen excepciones como el CaF2 el cual presenta un elevado punto de fusión pero es insoluble en agua. Los compuestos iónicos también presentan una baja conductividad eléctrica en el estado sólido pero se hacen buenos conductores de la electricidad cuando se funden o cuando se disuelven en disolventes polares como el agua.

• La clasificación de un sólido como iónico se basa en la comparación de sus propiedades con las que predice el modelo iónico. Este es un modelo límite del enlace entre átomos y se basa en considerar al sólido formado por una red de esferas cargadas con signos opuestos y que interaccionan entre sí mediante fuerzas de tipo coulombianas. Si los parámetros termodinámicos calculados para el sólido empleando el modelo iónico coinciden con los determinados experimentalmente, entonces el sólido presenta naturaleza iónica. No obstante, hay que indicar que en algunos casos particulares esta coincidencia numérica no implica siempre la existencia de un enlace iónico.

• Cristales iónicos• Las fuerzas de enlace iónico son típicamente

electrostáticas, de modo que un ion Na+ ejercerá su fuerza atractiva sobre los iones Cl- con igual intensidad en todas las direcciones del espacio para una distancia dada.

• Esta característica de las fuerzas de enlace iónico da lugar a la formación de estructuras iónicas espaciales y regulares en las que cada ion está ligado a un grupo ordenado de iones de signo contrario que le rodea. Dicho número, que se conoce con el nombre de índice de coordinación, estará determinado fundamentalmente por la relación que exista entre los tamaños de los iones enlazados.

• Propiedades de los sólidos iónicos• El hecho de que las fuerzas electrostáticas responsables del enlace

iónico sean intensas y estén orientadas en las diferentes direcciones del espacio determina la mayor parte de las propiedades características de estos sólidos.

• Así, por ejemplo, todos los compuestos iónicos presentan un elevado punto de fusión por encima de los 500 ºC la mayoría de las veces, de modo que en las condiciones de presión y temperatura ordinarias se hallan en estado sólido. Sólo a altas temperaturas la energía térmica, que se traduce en vibración de los iones en la red, es suficiente como para vencer las fuerzas de enlace, con lo que la estructura cristalina se viene abajo y el sólido iónico se convierte en líquido.

• Los sólidos iónicos se caracterizan por su dureza o dificultad para ser rayados, así como por su fragilidad, es decir, por su carácter quebradizo. Teniendo en cuenta que todo proceso de rayado implica la rotura de enlaces en el cristal, se comprenderá por qué tal operación resulta dificultosa en los compuestos iónicos; es una consecuencia de la intensidad de las fuerzas de enlace.

Fluorita CaF2

• Los compuestos iónicos no son conductores de la electricidad en estado sólido, pues los iones están fuertemente ligados en la red; sin embargo, a una temperatura superior a su punto de fusión, cuando alcanzan la condición de líquido, se convierten en conductores. En tal circunstancia son los propios iones los portadores de carga que contribuyen a la formación de una corriente eléctrica, cuando se les somete a la acción de un campo eléctrico.

• Asimismo, la estructura en forma de red o retícula característica de los sólidos iónicos puede quedar deshecha bajo la acción de algunos líquidos o disolventes polares como el agua. La desaparición de las uniones rígidas entre los iones que formaban la red cristalina confiere a aquéllos, en disolución, la suficiente movilidad como para poder contribuir al transporte de carga típico de la corriente eléctrica. Esta es otra propiedad característica de los sólidos iónicos, la de ser buenos conductores en disolución.

Estructuras características de los sólidos iónicos

Estructura cristalina Ejemplo

Antifluorita K2O, K2S,Li2O, Na2O, Na2Se, Na2S

Cloruro de cesio CsCl, CaS, TlSb, CsCN, CuZn

Fluorita CaF2, UO2, BaCl2, HgF2, PbO2

Arseniuro de níquel NiAs, NiS, FeS, PtSn, CoS

Perovskita CaTiO3, BaTiO3, SrTiO3

Sal de roca NaCl, LiCl, KBr, RbI, AgCl, AgBr, MgO, CaO, TiO, FeO, NiO, SnAs, UC, ScN

Rutilo TiO2, MnO2, SnO2, WO2, MgF2, NiF2

Blenda ZnS, CuCl, CdS, HgS, GaP, InAs

Wurtzita ZnS, ZnO, BeO, MnS, AgI, AlN, SiC, NH4F

La estructura del cloruro sódico

La estructura del cloruro de cesio

Las estructuras de la blenda y de la wurtzita (ZnS)

La estructura de la fluorita (CaF2)

La estructura del rutilo (TiO2)

La estructura de tipo perovskita

Bibliografia

• Alcantara Barbosa, Ma del Consuelo,Quimica inorganica moderna, Edit. Eclasa, 3ª edicion

• Brown, Theodore l. H, Eugene LeMay Jr. Chemistry: the central science, Prentice Hall, 7th edicion, 1997

• http://www.natureduca.com/quim_iones_solidion02.php