Cerrar Embalaje en Cristales

En la formación de cristales, las partículas constituyentes (átomos, iones o moléculas) están estrechamente entrelazadas. Una disposición compacta es aquella en la que se ocupa el máximo espacio disponible dejando el mínimo espacio libre. Esto corresponde a la condición de la máxima densidad posible. Cuanto más cerca esté el empaque, mayor será la estabilidad del sistema empaquetado.

La mayoría de los sólidos con los que nos encontramos son sólidos cristalinos. La disposición de las partículas constituyentes en una configuración precisa conocida como redes cristalinas hace que se desarrollen estas estructuras cristalinas. El empaquetamiento compacto de sus átomos hace que se formen estas formaciones. Echemos un vistazo más de cerca a esto.

Cerrar Empaque en Cristal

Las partículas constituyentes de un cristal pueden ser de diferentes tamaños y, por lo tanto, el método de empaquetamiento más cercano de las partículas variará según su tamaño y forma. Sin embargo, para entender por qué podemos usar esferas rígidas uniformes de igual tamaño para representar átomos en metal como el empaquetamiento más cercano de esferas similares.

En los cristales, el empaquetamiento cerrado se refiere a la disposición eficiente de las partículas constituyentes en la red. Para comprender mejor este empaquetamiento, debemos suponer que todas las partículas (átomos, moléculas e iones) tienen la misma forma sólida esférica. Como resultado, la forma cúbica de la celda unitaria de una red. Siempre habrá algunos lugares vacíos en la celda cuando apilemos las esferas. La disposición de estas esferas debe ser extremadamente efectiva para minimizar estas áreas vacías. Para evitar espacios vacíos, las esferas deben colocarse lo más juntas posible.

El concepto de Número de Coordinación también está conectado. En una disposición de red cristalina, el número de coordinación es el número de átomos que rodean un átomo central. Ligancy es otro nombre para ello. Como resultado, hay tres formas en las que las partículas constituyentes están estrechamente empaquetadas.

Cerrar embalaje en una dimensión:

Existe una vía exclusiva para disponer las esferas en una estructura unidimensional densamente empaquetada en la que las esferas se colocan en una fila horizontal tocándose entre sí. Como se muestra en la figura-

Como se puede percibir, en este arreglo cada esfera está en contacto con sus dos vecinas. El número de vecinos próximos de una partícula se denomina número de coordinación . Por lo tanto, en un arreglo unidimensional densamente empaquetado, el número de coordinación es 2.

Cerrar embalaje en dos dimensiones:

Las estructuras compactas se pueden generar colocando filas de esferas compactas. Las filas se pueden unir de las dos formas siguientes con respecto a la primera fila para formar un plano de cristal.

• Empaque cuadrado cerrado o arreglo de tipo AAA en dos dimensiones: el arreglo lineal de esferas en una dirección se repite en dos dimensiones, es decir, se puede generar más número de filas similar a un arreglo unidimensional, de modo que todas las esferas de diferentes filas se alinean verticalmente como así como horizontalmente. Si la primera fila se representa como un arreglo de tipo A, se dice que el empaque descrito anteriormente es de tipo AAA…, ya que todas las filas son iguales a la primera fila.

Una esfera está en contacto con cuatro esferas en un empaque cuadrado cerrado. A este tipo de empaque también se le llama AAA… arreglo tipo en dos dimensiones.

Nota: El espacio encerrado por cuatro esferas se llama vacío tetraédrico.

• Disposición tipo hexagonal close-packing o ABABA… en dos dimensiones- En este tipo de disposición, las esferas de la segunda fila se disponen de tal forma que encajan en la depresión de la primera fila. La segunda fila se indica como tipo B. La tercera fila está dispuesta como la primera fila A, y la cuarta fila está dispuesta como la segunda fila. es decir, el arreglo se representa como ABAB … Al comparar estos dos arreglos (AAAA…tipo y ABAB…tipo) encontramos que el arreglo más cercano es ABAB…tipo.

Una esfera está en contacto con seis esferas en un empaque hexagonal cerrado. A este tipo de empaque también se le llama ABABA… disposición tipo en dos dimensiones.

Nota: El espacio encerrado por seis esferas se llama vacío octaédrico.

Cerrar embalaje en tres dimensiones:

El envasado tridimensional se puede realizar mediante la construcción de capas en un envase cuadrado y una disposición de envase cerrado hexagonal de la primera capa.

• Empaquetado cerrado tridimensional a partir de capas cuadradas empaquetadas de dos dimensiones. Este tipo de arreglo de empaque tridimensional puede ser el tipo AAAA de arreglo bidimensional que se obtiene reexpresándolo en tres dimensiones. Solo el polonio de todos los metales de la tabla periódica cristaliza en un patrón cúbico simple.
• Empaquetado cerrado tridimensional a partir de capas compactas hexagonales bidimensionales. En esta disposición, las esferas de la primera capa (tipo A) se separan ligeramente y la segunda capa se constituye disponiendo las esferas en las depresiones entre las esferas de la capa. A. La tercera capa es una reiteración de la primera. Este arreglo ABABAB es repasar omnipresentemente el cristal.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1. ¿Qué se entiende por “Número de coordinación”?

Responder: 

El número de coordinación describe el número de vecinos más cercanos con los que un átomo dado está en contacto. En el caso de los cristales iónicos, el número de coordinación de un ion en el cristal es el número de iones con carga opuesta alrededor de ese ion.

• El número de coordinación del átomo en la estructura de paquete cerrado cúbico es 12.
• En una estructura cúbica centrada en el cuerpo, el átomo tiene 8 números de coordinación.

Pregunta 2. ¿Qué son los compuestos intersticiales?

Responder: 

La presencia de vacantes intersticiales o sitios intersticiales juega un papel importante en la química de los metales de transición. Los metales de transición pueden acomodar fácilmente átomos no metálicos más pequeños, como hidrógeno, boro, carbono y nitrógeno, debido a los espacios entre los átomos metálicos. Estos compuestos se denominan compuestos intersticiales.

Pregunta 3. Defina celdas unitarias primitivas.

Responder: 

Aquellas celdas unitarias cuyas partículas constituyentes están presentes solo en las esquinas se denominan celdas unitarias primitivas.

Pregunta 4. ¿Qué son los sólidos cristalinos anisotrópicos?

Responder: 

Los sólidos cristalinos son anisotrópicos porque las partículas tienen diferentes arreglos en diferentes direcciones, algunas de sus propiedades físicas como la resistencia eléctrica o el índice de refracción muestran valores diferentes cuando se miden en diferentes direcciones en el mismo cristal.

Pregunta 5. ¿Cuál es una característica distintiva de los sólidos metálicos ?

Responder:  

Los sólidos metálicos son maleables, dúctiles y buenos conductores de electricidad tanto en estado sólido como en estado fundido.

Pregunta 6. ¿Cuál es el número de coordinación de los tipos de iones en una estructura cristalina tipo sal de roca? 

Responder: 

La estructura cristalina del tipo de sal de roca tiene un número de coordinación de 6:6 para cada tipo de ion. Esto significa que en un cristal de NaCl, cada Na ⁺ está rodeado por 6 iones Cl y cada ion CI ^– está rodeado por 6 iones Na ⁺ .

Pregunta 7. ¿Cuántos átomos efectivos están ubicados en el centro del borde de una celda unitaria en un cristal de cloruro de sodio? 

Responder: 

1 átomo en el borde es compartido por 4 celdas unitarias. Así, la contribución de cada átomo en el borde = 1/4

El número de iones de sodio presentes en el centro del borde = 12 × 1/4 = 3 átomos. 

Pregunta 8. ¿Por qué el vidrio se considera un líquido sobreenfriado?

Responder:  

La fluidez es la propiedad del vidrio en el sentido de que parece un líquido, por lo que, si bien el vidrio es un sólido amorfo, acelera el flujo, aunque lentamente. Por lo tanto, se le llama líquido sobreenfriado.