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03/07/2012
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ESTADO SOLIDO
Propiedades
•Fuerte interacción entre partículas
•Ocupan posiciones relativamente fijas ⇒las partículas “ vibran”
•Tienen forma propia y definida
•Son prácticamente incompresibles
•No difunden entre sí
•Pr de vapor → depende de T y la estructura del material
Pv sólido << Pv líquido
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Calor involucrado en los cambios de estado
Un cambio de estado de una sustancia va acompañado por una absorción o pérdida de energía en forma de calor.
ΔHf = -ΔHs
Sin variación de T y P
A (s) FUSIÓN A (l)SOLIDIFICACIÓN
Entalpía molar de fusión
T
Curva típica de calentamiento para una sustancia
Calor agregado
ΔHf
ΔHvap
Teb
Tf
A
B C
D E
Tipos de sólidos amorfos (vidrio, plástico)
Cristalinos El arreglo de partículas es ordenado(Existen sistemas cristalinos)
Sistemas cristalinos
Galenasulfuro de plomo
Sistemas cristalinos cristal: arreglo ordenado de
partículas
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Las propiedades físicas del sólido dependen de
Tipo de partículas presentes en los puntos de la red cristalina
Naturaleza de las fuerzas de atracción entre ellas
TIPOS DE CRISTAL moleculariónicocovalentemetálico
MolecularCO2H2OI2NH3
Fuerzas de LondonFuerzas dipolo-dipolo
- bajos PFno conductores- no conductores
- blandos- bajas energías reticulares
Estructura del hielo
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Como resultado de la estructura el hielo es menos denso que el agualíquida
benceno
Cristal Iónico
Iones ⊕ y V
- Duros- Quebradizos- Altos Pfusión- No conductores
atracción electrostática
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Covalente
Enlaces covalentes
Estructura del diamante
- Duros- Pfusión altos (1200-4000 ºC)- Malos conductores
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MetálicoUnión metálica(atracción electrostática entreiones ⊕ y el “mar de e-“)
Brillo-buenos conductores-Pfusión variables
Iones ⊕situados en puntos de la red; y e-
dispersos
Tipos de cristal
Unidades en los puntos de la red
cristalina
Fuerzas que mantienen unido al
sólidoPropiedades Ejemplos
Molecular Átomoso moléculas
Fuerzas de LondonFuerzas dipolo-dipolo
-bajos PF-no conductores-blandosbajas energías
CO2H2OI2NHp p -bajas energías
reticularesNH3
Iónico Iones ⊕ y V atracciónelectrostática
-Duros-Quebradizos-Altos Pfusión-No conductores
NaClMgSO4CaCO3
C l
Átomos(enlazados a
á Enlaces covalentes
-Duros-Pfusión altos (1200-4000 ºC)
SiO2(cuarzo)CCovalente sus átomos
vecinos)
Enlaces covalentes 4000 C)-Malosconductores
C(diamante)
Metálico
Iones ⊕situados en puntos de la red; y e-
dispersos
Unión metálica(atracciónelectrostática entreiones ⊕ y el “mar dee-“)
-Brillo-buenosconductores-Pfusión variables
NaFeCuHg
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a) Retículas vacantes
Defectos en los cristales
En un cristal verdadero, el ordenamiento de partículas no siempre es perfecto
Existen defectos de red o Defectos estructurales ausencia d partículas en
b) Retículos intersticiales
imperfeccionesDefectos estructurales
De naturaleza química
nudos la red que deben tener, ej NaCl, KBr
(b) Presencia anómala de partículas (entre nudos) ej AgBr(por la gran diferencia de tamaño)
Imperfecciones cristalinasDe naturaleza química: relacionada a la presencia de impurezas
Impurezas: alteran totalmente las propiedades de las sustancias
En cristales de Silicio: se añaden indicios de elementos del grupo 15
La conductividad aumenta
El Si y Ge impurificados actúan como semiconductores
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Orbitales moleculares
Teoría de bandas
Las propiedades de los metales como brillo metálico y alta conductividad se explican mediante la
Si interactúan N orbitales atómicos, se forman N orbitales moleculares
Ej: un cristal de Na metálico contiene 1 mol de atómos de Na⇒i t tú 6 02 1023 bit l tó i 3interactúan 6,02 1023 orbitales atómicos 3s para producir 6,02 1023 orbitales moleculares
mm
mo
mo
mo
mo
mo
mo
mo
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Conductor, aislante, semiconductorCualquier banda que está vacía o parcialmente llenaparcialmente llena y sea continua en toda la red
Gran brecha energética
La que contiene la capa exterior de electrones (nivel de valencia)
Aislante
Semiconductor
Semiconductor tipo n
Semiconductores: tienen bandas llenas que se encuentran ligeramente por debajo delas bandas vacías y no se superponen a ellas. No conducen la electricidad a bajastemperaturas, pero basta un pequeño aumento de temperatura para excitar algunoselectrones de alta energía para que pasen a la banda de conducción vacía (ej. Fosfato de bario)
Banda de d ó
Conductor metálico
Aislante Semiconductor tipo n
semiconductor tipo p
conducción
Banda de valencia
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