ENLACES ATOMICOS SECUNDARIOS

El trmino "fuerzas de van der Waals" engloba colectivamente a lasfuerzas de atraccinentre las molculas. Son fuerzas de atraccin dbiles que se establecen entre molculas elctricamente neutras (tanto polares como no polares), pero son muy numerosas y desempean un papel fundamental en multitud de procesos biolgicos.Las fuerzas de van der Waals incluyen: Fuerzas dipolo-dipolo(tambin llamadas fuerzas de Keesom), entre las que se incluyen lospuentes de hidrgeno Fuerzas dipolo-dipolo inducido(tambin llamadas fuerzas de Debye)Tipos: Enlace dipolo-dipolo:Consiste en la atraccinelectrostticaentre el extremo positivo de unamolculapolary el negativo de otra. Elenlace de hidrgenoes un tipo especial de interaccin dipolo-dipolo.La fuerza de las interacciones dipolo-dipolo disminuye al aumentar la temperatura.Losenlaces entre dipolos permanentesocurren entre molculas que tienen un momento dipolar intrnseco; esto habitualmente se puede relacionar con una diferencia deelectronegatividad.

Enlace dipolo-dipolo inducido: Tienen lugar entre una molcula polar y una molcula apolar. En este caso, la carga de una molcula polar provoca una distorsin en la nube electrnica de la molcula apolar y la convierte, de modo transitorio, en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atraccin entre las molculas.

Gracias a esta interaccin,gases apolares como el O2, el N2o el CO2se pueden disolver en agua.

PUENTES DE HIDRGENOLos puentes de hidrgeno constituyen un caso especial de interaccin dipolo-dipolo (Figura de la derecha). Se producencuando un tomo de hidrgeno est unido covalentemente a un elementoque sea: Muy electronegativo y con dobletes electrnicos sin compartir De muy pequeo tamaoy capaz, por tanto, de aproximarse al ncleo del hidrgeno.Muchas de las propiedades fsicas y qumicas del agua se deben a los puentes de hidrgeno.Cada molcula de agua es capaz de donar 4 puentes de hidrgeno,lo que explica su elevado punto de ebullicin, ya que es necesario romper gran cantidad de puentes de hidrgeno para que una molcula de agua pase al estado gaseoso.Este enlace es fundamental en bioqumica, ya que: Condiciona en gran medida laestructura espacial de las protenas y de los cidos nucleicosy Est presente en gran parte de las interacciones que tienen lugar entre distintos tipos de biomolculas en multitud de procesosfundamentales para los seres vivos

INDICE DE MILLERLa geometra de la red espacial debe permitir que se llene todo el espacio de tomos sin dejar huecos, caracterstica que hace que slo existan 14 tipos de redes posibles (redes de Bravais).Para poder identificar unvocamente un sistema de planos cristalogrficos ( diferentes planos y direcciones de un cristal) se les asigna un juego de tres nmeros que reciben el nombre de ndices de Miller. Los ndices de un sistema de planos se indican genricamente con las letras (h k l), para planos y direcciones.Determina con los ejes (x, y, z) de nuestro sistema de ejes coordenados. Para obtener los ndices de Miller de un plano primero determinamos la interseccin de este con los ejes.

Celda unidad:

Celda primitiva o celda mltiple:

Para ilustrar el procedimiento, consideremos la siguiente superficie /plano:

Paso 1: identificar las intersecciones con los ejes x, y,z.En este caso la interseccin con el eje x tiene lugar en x=a y la superficie es paralela a los ejes y, z (consideramos que los corta en ). Los cortes son a, , .

Paso 2: especificar los cortes en coordenadas fraccionarias.Las coordenadas se convierten en fraccionarias dividindolas por la dimensin de la celda unidad. Por ejemplo un punto (x,y,z) en una celda unidad de dimensiones a x b x c, tiene las coordenadas fraccionarias (x/a, y/b, z/c).En nuestro caso (celda cbica), las coordenadas fraccionarias sern: a/a, /a, /a, es decir 1,, .

Paso 3: obtener los recprocos de las coordenadas fraccionariasEste paso final genera los ndices de Miller que, por convencin, han de especificarse sin estar separados por comas. Los ndices se encierran entre parntesis () cuando se especifica una nica superficie como en este ejemplo.Los recprocos de 1 y , son 1 y 0, respectivamente, lo que nos conduce a (100). Por tanto el plano del dibujo es el (100) del cristal cbico.

Otros ejemplos:1- La superficie (110)

cortes: a,a, ; cortes fraccionarios: 1,1, ; ndices de Miller: (1,1,0)

2- La superficie (111)

cortes: a,a,a ; cortes fraccionarios: 1,1,1 ; ndices de Miller: (1,1,1)

Las superficies consideradas hasta ahora (100), (110) y (111) son las llamadassuperfcies de ndice bajode un cristal cbico (el terminobajohace referencia a que los ndices son 0 o 1). Estas superficies tienen especial importancia, pero hay un nmero infinito de otros planos que pueden definirse usando los ndices de Miller.

3- Las superficies (210)

cortes: a/2, a,; cortes fraccionarios: 1/2, 1, ; ndices de Miller: (210)

Notas adicionales:(i) en algunos casos los ndices de Miller se multiplican o dividen por algn factor comn para simplificarlos. Esta operacin simplemente genera un plano paralelo que est a distancia diferente del origen de la celda particular considerada (ejemplo: (200) se transforma en (100) al dividir por dos)(ii) si algunos cortes tienen valores negativos sobre los ejes, el signo negativo debe aparecer en el ndice de Miller (ejemplo (00-1) se escribe (001)(iii) en los cristales hexagonales compactos hay cuatro ejes principales, por tanto deben usarse cuatro ndices de Miller (ejemplo (0001))

En el dibujo las tres superficies estn relacionadas por los elementos de simetra del cristal cbico y son totalmente equivalentes. De hecho hay un total de 6 caras relacionadas por elementos de simetra y equivalentes a la superficie (100), cualquier superficie que pertenezca a este conjunto de superficies de simetra equivalente puede ser descrita por la notacin {100}, en la que los ndices de Miller de una de las superficies estn representados entre llaves.

En el sistema cbico el plano (hkl) y el vector [hkl], definido con respecto al origen, son perpendiculares. Esta caracterstica es nica del sistema cbico y no se puede aplicar a sistemas de simetra inferior.La distancia entre planos en el sistema cbico viene dada por:

ALOTROPIAEs la propiedad de algunoselementos qumicosde poseer estructuras qumicas diferentes. Las molculas formadas por un solo elemento y que poseen distinta estructura molecular se llaman altropos.A continuacin algunos elementos alotrpicos: OXGENO. (O)Puede existir como oxgeno atmosfrico (O2) y comoozono(O3), que genera el olor penetrante distintivo en las proximidades de las cadas de agua. FSFORO (P) Se manifiesta comofsforo rojoy comofsforo blanco(P4), de caractersticas fsicas distintas. CARBONO ( C)Variedades alotrpicas:grafito,diamante,grafeno,fullerenoycarbino. HIERRO (Fe) Algunos metales, dentro de los cuales se encuentra el hierro, al enfriarlos lentamente, adquieren segn latemperaturaa la que estn, distintas estructuras en sus redes cristalinas y, por consiguiente, poseen propiedades distintas. Este fenmeno se denominaalotropa o polimorfismo.

El hierro a cierta temperatura de 910 C. tiene una fase cuya estructura cristalina es bcc, (estructura cubica, centrada en el cuerpo, del ingls, body cubic centered) tambin conocida como HIERRO ALFA. Si aumentamos la temperatura a unos 1500 C, cambia de fase a una con una estructura cristalina fcc (cbica centrada en la cara, del ingls, face cubic centered) tambin conocida como HIERRO GAMMA. Luego si calentamos el hierro a una temperatura de 1540 C, vuelve a cambiar su estructura a bcc. que es lo que se conoce como HIERRRO DELTA.Hierro, ferrita:existe desde -273 C a 768 C y cristaliza en BCC.Hierro :existe desde 768 C a 910 C y cristaliza en BCC.Hierro, austenita:existe desde 910 C a 1400 C y cristaliza en FCC.Hierro: existe desde 1400 C hasta su punto de fusin 1539 C y cristaliza en BCC EL ESTAO (Sn)Es otro de los metales que presenta el fenmeno de alotropa. Sus formas alotrpicas mas conocidas son el estao gris y el estao blanco. El estao gris, no metlico, tiene estructura cbica y es estable a temperaturas por debajo de 13,2 C y el estao blanco, metlico, de estructura tetragonal que existe de manera estable por encima de esa temperatura. Estas transformaciones no se da con mucha frecuencia debido a la propia cintica de la transformacin, tienen que estar expuestos en esas condiciones durante largos periodos. En esta transformacin la variacin del volumen es del 25% lo que da lugar al desmoronamiento del estao, adquiere color gris, aumenta su volumen y comienza a desmenuzarse hasta convertirse en polvo produciendo un sonido conocido como grito del estao que pone de manifiesto el mal o peste del estao. EL TITANIO (Ti)Es otro de los metales alotrpicos, a temperatura ambiente tiene estructura hexagonal compacta llamada fase alfa. Por encima de 882 C presenta estructura cbica centrada en el cuerpo conocida como fase beta

POLIMORFISMO

El polimorfismo en los metales se da de una diferente forma, no se da tan solo en el estado original del metal como elemento sino que tambin se da en una aleacin (es decir el polimorfismo como alotropa se presenta en una aleacin), en cermicos derivados de metales alotropa/polimorfismo . EJEMPLOS:Muchos materiales cermicos, como el silicio Dixido de silicio(SiO2) tambin son polimrficos. La transformacin puede venir acompaada de un cambio de volumen durante el calentamiento o enfriamiento. De no estar controlado correctamente, este cambio de volumen har que el material se agriete y falle. Dixido de silicio (SiO2) , que cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo es el vidrio.xidos metlicosFaseCondiciones de P y TEstructura/Grupo espacial

CrO2Fase Condiciones ambientalesTipo rutilo tetragonal (P42/mnm)

Fase RT y 14 GPaTipo ortormbico CaCl2

RT y 123 GPa

Cr2O3Fase corindnCondiciones ambientalesTipo corindn rombodrico (R3c)

Fase de alta presinRT y 35 GPaTipo Rh2O3-II

Fe2O3Fase Condiciones ambientalesTipo corindn rombodrico (R3c)

Fase Abajo de 773 KCuerpo centrado cbico (Ia3)

Fase Arriba de 933 KEstructura espinela cbica (Fd3m)

Fase Rmbica (Pna21)

Bi2O3Fase Condiciones ambientalesMonoclnico (P21/c)

Fase 603-923 K y 1 atmTetragonal

Fase 773-912 K o RT y 1 atmCuerpo centrado cbico

Fase 912-1097 K y 1 atmFCC (Fm-3m)

In2O3Fase de tipo bixbyitaCondiciones ambientalesCbico (Ia3)

Tipo corindn15-25 GPa a 1273 KTipo corindn hexagonal (R3c)

Tipo Rh2O3(II)100 GPa y 1000 KOrtormbico

Al2O3Fase Condiciones ambientalesTipo corindn trigonal (R3c)

Fase 773 K y 1 atmCbico (Fd-3m)

SnO2Fase Condiciones,ambientalesTipo rutilo tetragonal (P42/mnm)

Fase tipo CaCl215 KBar a 1073 KTipo ortormbico CaCl2(Pnnm)

Tipo -PbO2Arriba de 18 KBarTipo -PbO2(Pbcn)