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INFORME N° 06
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El presente informe corresponde a la sexta experiencia en el laboratorio de química que tiene como objetivo poner en práctica la teoría impartida por la profesora.
En esta oportunidad realizamos el tema de agregación de la materia cuyo objetivo principal es estudiar la diferencia entre un sólido amorfo y un sólido cristalino
En el estado sólido, las moléculas, átomos o iones que componen la sustancia están unidos entre sí por fuerzas intensas, formando un todo compacto. Esto es una característica de los sólidos y permite que entren las fuerzas de enlace dando lugar a una red cristalina. En ella las partículas tienen movimientos, se limitan a vibraciones en los vértices de la red en donde se encuentran. or esta razón las sustancias sólidas poseen forma y volumen propios
!os sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. !os sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina.
!os sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece muc"o 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.
FUNDAMENTO
TEÓRI
CO
El Estado Sólido
1. Sólido Cristalino y Sólido Amorfo:
!os sólidos se clasifican como cristalinos o amorfos. !os sólidos cristalinos son sólidos verdaderos, las partículas existen en un patrón regular, tridimensional, denominado red cristalina.
!os sólidos amorfos no tienen una estructura microscópica regular como los sólidos cristalinos. En realidad su estructura se parece muc"o 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:
!os cristales poseen una constitución vectorial, es decir, sus propiedades son función de la dirección. En las sustancias cristalinas no son equivalentes todas las direcciones. !a dependencia entre las propiedades de un cristal y la dirección está influenciada por la simetría del mismo, es decir por el n#mero de planos o de ejes de simetría que son los que condicionan el crecimiento del cristal.
3. Fuerzas de Enlace:
!os sólidos cristalinos se clasifican en categorías dependientes del tipo de partículas que forman el cristal y los enlaces que interaccionan entre ellas.
!as categorías son$
a.% &uerzas 'ónicas (onstituidas por fuerzas electrostáticas entre iones de signos opuestos que constituyen las partículas del cristal iónico. )esde que estas fuerzas son considerables, los cristales iónicos resultan ser bastante duros, quebradizos, malos conductores caloríficos y eléctricos y de punto difusión elevados *+ a -(/. Ejemplo$ 0a(l. (a1r 2, 3 2456, que son sales características.
b.% &uerzas de 7an der 8aals 4on fuerzas débiles, por lo cual los cristales son blandos y de bajo punto de fusión. 4on características de sustancias orgánicas que poseen este tipo de fuerza de enlace entre sus moléculas neutras que constituyen sus partículas cristalinas.
c.% &uerzas de Enlace (ovalente !os sólidos covalentes *sólidos de red cristalina/, el diamante es un ejemplo de los cristales que mantienen unidas sus partículas por enlaces covalentes en tres dimensiones9 cada átomo de carbono esta unido a otros cuatro por un modelo tetraédrico, que permite reconocer la dependencia con el tetraedro de 7an:t ;off para el átomo de carbono.
En cambio, el grafito, es menos compacto y blando, exfoliable y de más fácil ataque por los agentes químicos, debido a que la estructura cristalina tiene una ordenación de capas bidimensionales de enlaces covalentes entre sus átomos seg#n distribución "exagonal parecidos a los anillos del benceno.
d. &uerzas dipolo%dipolo !as fuerzas dipolo%dipolo son atracciones entre dipolos eléctricos de moléculas polares.
e. &uerza dipolo%dipolo inducido Estas fuerzas se dan entre una molécula polar y otra molécula no polar. !a molécula polar induce un dipolo en la no polar.
f.% &uerzas de )ispersión o de !ondon 4on atracciones que se dan entre cualquier tipo de moléculas debido a los dipolos instantáneos que se forman producidos por las fluctuaciones en la densidad eléctrica que rodea a los átomos. !as fuerzas de !ondon dependen de la forma de la molécula. ara moléculas de formas semejantes, crecen con la masa molecular y con la polarización ya que esos factores facilitan la fluctuación de los electrones.
g.% &uerzas 'ón%dipolo En estas fuerzas un catión atrae la carga parcial negativa de un dipolo eléctrico o un anión atrae la carga parcial positiva del dipolo. Esta fuerza es la responsable de la "idratación de los iones del agua. !a "idratación del catión persiste muc"as veces en el sólido por ejemplo el 0a2(5-.<;25. =n catión se "idrata más
fuertemente cuanto menor sea su tama>o y mayor su carga.
".% &uerza de Enlace de ;idrógeno Es una interacción primordialmente de tipo dipolo% dipolo especialmente fuerte, que se da entre un átomo de "idrógeno con carga parcial positiva y un átomo electronegativo *normalmente 0, 5, ó &/ !a presencia del enlace de "idrógeno en el ;25, 0;- y ;&, justifica las anormalidades encontradas en sus puntos
de fusión, es también responsable de la alta capacidad calorífica molar del agua líquida, así como de sus elevados calores de vaporización y de fusión.
Prop!"#"!$ "! %o$ $&%"o$ #'or(o$
!as moléculas de los sólidos amorfos están distribuidas al azar y las propiedades físicas del sólido son idénticas en todas las direcciones *isotropía/.
!as formas amorfas tienen una temperatura característica a la cual sus propiedades experimentan cambios importantes. Esta temperatura se conoce como temperatura de transición vítrea *?g/. !a temperatura de transición a vidrio de un material amorfo puede
reducirse a>adiendo moléculas peque>as, denominadas @plastificadores@, que se adaptan entre las moléculas vítreas y les proporciona mayor movilidad.
=na consecuencia directa de la disposición irregular de las partículas en un sólido amorfo, es la diferencia de intensidad que toman las fuerzas intermoleculares entre las mismas, de a"í que la fusión se alcance a distintas temperaturas, seg#n la proporción de las distintas partículas que forman la muestra. )e ello se deduce que un sólido amorfo no tiene un punto de fusión definido, sino que dic"a transformación acontece en un intervalo de temperatura. (uando se calienta un sólido amorfo, la sustancia no manifiesta un punto de fusión, aunque se ablandan progresivamente aumentando su tendencia a deformarse. En contraste, la temperatura de fusión de un sólido cristalino es precisa y está bien definida.
En cuanto a sus propiedades elásticas, se puede afirmar que los sólidos amorfos manifiestan las propiedades de los cristales. or ejemplo, al aplicar una carga a un material amorfo en un intervalo racionado de tiempo, la sustancia desarrollará una deformación pseudo%permanente, es decir, fluirá como si fuera un líquido de viscosidad muy alta.
Aespecto al magnetismo, los metales amorfos presentan las propiedades magnéticas más notables, comportándose como materiales ferromagnéticos *aquellos en los que se produce un ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos en la misma
dirección y sentido/.
S$)!'#$ *r$)#%+o$
4i se tienen en cuenta los elementos de simetría, se pueden distinguir siete sistemas cristalinos, que toman el nombre de una figura geométrica elemental. (omo son$
<. (#bico *cubo/
2. ?etragonal * prisma recto cuadrangular/
-. 5rtorrómbico *prisma recto de base rómbica/ 6. Bonoclínico *prisma oblicuo de base rómbica/ C. ?riclínico * paralelepípedo cualquiera/
+. Aomboédrico *paralelepípedo cuyas caras son rombos/ D. ;exagonal *prisma recto de base "exagonal/
!as diversas formas de un mismo cristal pueden proceder de dislocaciones, por los vértices o por las aristas, de la forma típica. Estas modificaciones se pueden interpretar a partir del conocimiento de la estructura reticular de un cristal.
El conjunto de caras externas que limita un cristal constituye una forma cristalina. Estas caras se deducen unas de otras por acción de las operaciones de simetría del cristal.
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e sol
vent
e es
sumament
e i
nflamabl
e)
,
fil
t
rar
y dej
ar
evaporar
l
a sol
uci
ón en un cr
i
st
al
i
zador
sobre
un baño de
agua
cal
i
ent
e, l
ej
os del f
uego, pasado ci
ert
o t
i
empo, observar l
os
cri
st
al
es
obt
eni
dos.
Ver
al
mi
croscopi
o.
-
RESULTADOS:
•
Se
vi
sual
i
za
cri
st
al
es
oct
aédri
cos
per
o
al
gunos
no
son t
an
vi
si
bl
es
ya
que
est
án
superpuest
os.
b)Azuf
re
pri
smáti
co
-
MATERI
ALES:
- 1g
de
az
uf
r
e
- Cri
sol
- Mi
cr
oscopi
o
- Mecher
o
Bunssen
-
PROCEDI
MI
ENTO:
- Fundi
r
1
gr
amo
de
azuf
r
e
al
cal
or
suave
en
un cr
i
sol
,
observando
l
as
t
r
ansf
ormaci
ones
que
se
suceden por
acci
ón del
cal
or
,
cuando
l
a sust
anci
a emi
t
e
vapores,
r
et
i
r
ar
l
a del
f
uego,
y
al
f
ormar
se
una
pel
í
cul
a en su super
fici
e per
f
orarl
a con un punzón y vol
car el
cont
eni
do l
í
qui
do que aún r
est
a. Déj
el
o enf
ri
ar y observe l
os
cr
i
st
al
es obt
eni
dos, veri
ficando su f
orma pri
smát
i
ca. Ver al
mi
cr
oscopi
o.
-
RESULTADOS:
•
El
azuf
r
e
cambi
a
de
col
or
de
amari
l
l
o
a
anaranj
ado.
•
Con una l
upa se observa cri
st
al
es anaranj
ados de f
or
ma
pri
smát
i
ca.
c)Azufre
amorf
o
-
MATERI
ALES:
- 1g
de
az
uf
r
e
- 1
bal
ón
- Cri
st
al
i
zador
-
PROCEDI
MI
ENTO:
- Fundi
r
1 gr
amo
de
azuf
r
e
en un bal
ón hast
a
que
emi
t
a
vapor
es,
vol
car
l
o
sobr
e
el
di
sposi
t
i
vo
que
muest
r
a
l
a
figur
a
3
(
est
á
en
el
manual
de
l
aborat
ori
o
de
Quí
mi
ca)
,
compr
obar
el
est
ado
amorf
o
y
l
a
el
ast
i
ci
dad
de
l
a
vari
edad
f
ormada.
-
RESULTADOS:
•
Se
l
l
ega
a
observar
l
a
f
ormaci
ón del
azuf
r
e
amorf
o
o pl
ást
i
co
y
al
t
ocar
l
o
se
comprueba
su pr
opi
edad pl
ást
i
ca.
EXPERI
MENTO N°
5:
confecci
ón de
l
os
model
os
de
cel
das
uni
t
ari
as
de
empaquet
ami
entos
más
comunes.
1)
MPAQU,AMI!,O CU-ICO SIMPL!. de coordinación: /
0to"os 1or ce(da: 2 &3rtices4*52 6*
Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e(
Radio de( 8to"o: $r 6 a
ficacia de( e"1a9ueta"iento: +$
( )
( )
C2
.
,
+
/
r
2
*
r
-6
a
r
-6
7
7
-celda ocupado = = = = π π π2)
EMPAQUETAMI
ENTO
CUBI
CO DE
CUERPO
CENTRADO
3)
EMPAQUETAMI
ENTO
CUBI
CO
DE
CARA
CENTRADAS
4)
EMPAQUETAMI
ENTO
EXAGONAL
COMPACTO
a=2R
c=
√
8 R/3/6
!. de coordinación:2
0to"os 1or ce(da: 2 aristas4*52 < *centro 6$
Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e( radio de( 8to"o:
6 a -r =
ficacia de( e"1a9ueta"iento: /2
( )
( )
/2
@
)
2
%
>
%
r
A
=
r
%
A
$
a
r
%
A
$
B
B
% % % % ce(da ocu1ado = π = π = π =!. de coordinación:*$
0to"os 1or ce(da: 2 aristas4*52 < /caras4*5$6
Re(ación entre (a (ongitud de arista 7 e(
radio de( 8to"o: =r>
$6a
$<a
$ficacia de( e"1a9ueta"iento:
( )
( )
A
@
)
$
r
A
r
%
A
a
r
%
A
A
B
B
$ 5 * % % % ce(da ocu1ado = π = π ⋅ =!. de coordinación:*$
0to"os 1or ce(da: $
Para e( eE8gono =%ce(das>:
*$ &3rticesE*5/ <$ carasE*5$ <%centro6/8to"os
ficacia de( e"1a9ueta"iento:
Par8"etros: a 6 anco de( eE8gono
COC!"S#OES
•
La
densi
dad
del
hi
er
r
o
es
de
29.
1875
g/ml
.
•
La br
ea en un sól
i
do amorf
o y el
pl
ást
i
co (
t
ermopl
ást
i
co)
es un
sól
i
do
cri
stal
i
no
•
El hi
dr
óxi
do de sodi
o al dej
arl
o al ambi
ent
e est
e absor
be l
a
humedad
•
El
yodo
se
subl
i
ma
con gran f
aci
l
i
dad
RECOMENDACI
ONES
•
Se r
ecomi
enda l
avar
l
os i
nst
rument
os a ut
i
l
i
zar
para un mej
or
uso.
•