4.1.3 Estado Sólido cristalino, Modelo cinético molecular, Enlace metálico, Enlace iónico

4.1.3.

Estado sólido cristalino.

Modelo cinético molecular.

Enlace metálico.

Enlace iónico.

El 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. 

Red Cristalina.

Ordenación periódica infinita de nudos o Puntos en una, dos o tres direcciones del espacio. Mono dimensional: Repetición periódica de un nudo en una dirección, puede definirse conociendo el valor del vector de traslación. Bidimensionales: Repetición periódica de puntos en un plano, puede definirse conociendo los valores de dos vectores y el Angulo que forman entre ellos. Tridimensionales o espaciales: Repetición periódica de puntos en el espacio. Puede definirse conociendo el valor de los tres vectores y los ángulos que forman entre ellos. Para una apropiada asimilación de lo que significa el orden interno cristalino, se ha de comenzar por la visualización y definición, a través de vectores traslación, del orden interno mono dimensional, constituido por las diferentes direcciones de la red que definen, por su periodicidad, filas reticulares donde los nudos están alineados y equidistantes entre sí.

Modelo cinético molecular

Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas.

En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido.

Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas.

Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas.

De acuerdo con la teoría cinético-molecular o corpuscular toda la materia está formada por partículas en continuo movimiento, entre las que no hay nada, sólo espacio vacío, sin embargo ¿Cómo una misma sustancia puede presentar aspectos tan distintos como cuando se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso?

Si las partículas son iguales la única explicación en que en cada estado las partículas se disponen de manera diferente.

Las partículas de los sólidos se encuentran muy próximas, y las fuerzas de atracción entre ellas son muy intensas, su único movimiento es el de vibración.

Enlace metálico

Para explicar las propiedades características de los metales (su alta conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y maleabilidad), se ha elaborado un modelo de enlace metálico conocido como modelo de la nube o del mar de electrones.

Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Estos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.

Enlace iónico

Este enlace se produce cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los situados más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se encuentran con átomos no metálicos (los elementos situados a la derecha en la tabla periódica -especialmente los períodos 16 y 17).

En este caso los átomos del metal ceden electrones a los átomos del no metal, transformándose en iones positivos y negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta éstos se atraen por fuerzas eléctricas intensas, quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto iónico. Estas fuerzas eléctricas las llamamos enlaces iónicos.

Ejemplo: La sal común se forma cuando los átomos del gas cloro se ponen en contacto con los átomos del metal sodio. En la siguiente simulación interactiva están representados los átomos de sodio y cloro con solo sus capas externas de electrones. Aproxima un átomo a otro con el ratón y observa lo que ocurre: