Hasta ahora hemos considerado al cristal como una red tridimensional de nudos ocupando posiciones fijas que, aunque es una visión puramente geométrica, nos ha permitido ver algunos aspectos de la simetría de los cristales.
En realidad, sin embargo, cada nudo de la red esta ocupado por un átomo, Ion, grupo iónico molécula que se mantienen unidos mediante distintos tipos de enlaces químicos mas o menos resistentes. Cada nudo de la red representa la posición de equilibrio que solo se alcanza totalmente en el cero absoluto de la temperatura. De hecho estas partículas oscilan constantemente de forma que al aumentar la temperatura aumenta la agitación de las partículas, pudiendo producir distorsiones de la red o incluso llegar a romperla totalmente. Cuando esto ocurre, se rompen los enlaces químicos que mantenían unido el edificio cristalino y se produce, el paso del estado sólido al liquido.
- Edificios iónicos
En los edificios iónicos, los átomos se mantiene en sus posiciones gracias a la atracción electrostática que se establece entre iones de carga opuesta, es decir, entre aniones, iones con carga negativa, y cationes, iones con carga positiva. El enlace iónico se caracteriza por la transferencia de uno o más electrones de un átomo a otro, que deja iones de carga opuesta en contacto, produciendo un enlace químico muy fuerte. Este tipo enlace aparece en un gran número de minerales tales como: carbonatos, sulfatos, algunos óxidos, halogenuros, sulfuros, etc. Un ejemplo típico es la sal común o halita (NaCl), donde los iones Cl- y Na+ se distribuyen en posiciones alternantes. En la capa externa del anion Cl- hay un electrón en exceso, tomando de la capa más externa del cation Na+, que ha quedado con un electrón menos, y, por lo tanto, con carga positiva.
En estos edificios, los cationes, que ocupan una posición central, están rodeados por un número determinado de aniones que definen la coordinación o numero de coordinación de ese cation. En general se observa una tendencia clara a que los iones se agrupen en estructuras lo mas densas posibles; en cualquier caso, el tamaño relativo de los iones influye en la disposición espacial que adopten. Por lo tanto, el número de coordinación depende de la relación del radio del cation y los aniones que lo rodean, siendo el radio iónico la distancia desde el centro del núcleo del átomo hasta el orbital mas externo. Un cation central grande puede estar rodeado de un mayor número de aniones que un cation de radio pequeño. Así, por ejemplo, un número de coordinación 4 indica que existen cuatro aniones alrededor de un cation central.
- Los edificios covalentes
En los edificios covalentes, los átomos se enlazan compartiendo uno o varios pares de electrones, cuyos orbitales comunes ejercen la acción de enlace. Es frecuente entre elementos electronegativos, que ceden con dificultad sus electrones. Debido a que los átomos comparten parte de sus envolturas externas de electrones, el enlace covalente es el mas fuerte que existe y suele estar dirigido en determinadas direcciones. El diamante es un mineral típico con enlace covalente, en el que el átomo central comparte un electrón con cada uno de los átomos que lo rodean y que están localizados en los vértices de un tetraedro.
Las reacciones entre dos átomos no metales producen enlaces covalentes. Este tipo de enlace se produce cuando existe electronegatividad polar y se forma cuando la diferencia de electronegatividad no es suficientemente grande como para que se efectúe transferencia de electrones. De esta forma, los dos átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital, denominado orbital molecular.
A diferencia de lo que pasa en un enlace iònico, en donde se produce la transferencia de electrones de un àtomo a otro, en el en lace quìmico covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos. En el enlace covalente, los dos átomos no metálicos comparten un electrón, es decir se unen por uno de sus electrones del último orbital, el cual depende del nùmero atòmico del átomo en cuestión.
Características del enlace covalente
* Enlace sencillo: 2 electrones unidos físicamente por los subniveles inferiores métricos
* Enlace doble: se comparten dos pares de electrones.
* Enlace triple: se comparten 3 pares de electrones.
* Formado el enlace covalente coordinado es idéntico a los demás enlaces covalentes.
* Se representa con una flecha " →
- Los Edificios Metálicos
Los nudos de la red cristalina están ocupados por núcleos atómicos rodeados por una nube de electrones, con gran movilidad, que no pertenecen a ninguna tomo en concreto, pero que son comunes a todos ellos. Son propios de elementos poco electronegativos, que liberan con facilidad los electrones de sus orbitales más externos. Se suelen dar en metales, aleaciones naturales y algunos sulfuros y arseniuros. La gran movilidad de loes electrones les confiere una gran conductividad eléctrica y térmica.
- Los Edificios Moleculares
Son característicos de las sustancias orgánicas, aunque pueden darse en algunas sustancias inorgánicas como en el azufre. Los nudos de la red cristalina están ocupados por moléculas eléctricamente neutras, que se mantienen unidad por cargas eléctricas residuales muy débiles semejantes a las fuerzas de Van der Waals, existentes en los gases.
- Los Edificios Mixtos
Es muy frecuente que un mismo edificio cristalino los átomos, iones o moléculas estén unidos mediante distintos tipos de enlaces, como es el caso, por ejemplo, del grafito. Este mineral contiene únicamente átomos de carbonos (C) dispuestos en una estructura laminar. En cada lamina, los átomos de carbono se unen mediante enlace covalente de forma que las laminas son muy fuertes y flexibles, mientras que el enlace que prevalece entre las laminas es un enlace muy débil que facilita el deshojamiento o escamaciòn de estas laminas, de ahí que la exfoliación sea perfecta a lo largo de estos planos.
El tipo de enlace que prevalece en un edificio cristalino determina, en gran medida algunas propiedades de los minerales: dureza, conductividad eléctrica, punto de fusión, solubilidad, etc.
Tipo de enlace y propiedades de los minerales
Edificios y fuerzas del enlace:
a) Iónico-Fuerte:
- Naturaleza: Atracciones electrostática entre iones de cargas opuestas.
-Dureza: Moderada a alta
-Propiedades eléctricas y solubilidad (en agua y ácidos débiles): Aislantes medios y alta.
-Propiedades estructurales: No dirigido, coordinación elevada entre los iones, estructura densa.
-Propiedades Térmicas: Temperatura de fusión bastante alta. En estado fundido: iones.
-Mineral (ejemplo): Calcita (CaCO3) y Halita (NaCl).
b) Covalente- Muy fuerte:
- Naturaleza: Se compartes pares de electrones
- Dureza: Alta
- Propiedades eléctricas y solubilidad (en agua y ácidos débiles): Aislantes- Muy baja
- Propiedades estructurales: Enlace dirigido, coordinación débil, estructura poco densa.
-Propiedades térmicas: Temperatura de fusión elevada. En estado fundido: moléculas
- Mineral (ejemplo): Diamante (C) y Esfarelita (ZnS)
c)- Mixto, iónico y covalente- Muy fuerte
- Dureza: Moderada a alta
- Propiedades eléctricas y solubilidad (en agua y ácidos débiles): Aislantes- Baja.
- Propiedades Térmicas: Temperatura de fusión elevada
- Mineral (ejemplo): Olivino (Mg2SiO4) y Moscovita.
d)- Metálico- Variable
- Naturaleza: Se compartes electrones libres
- Dureza: Baja
- Propiedades eléctricas y solubilidad (en agua y ácidos débiles): Conductores- Muy baja
- Propiedades estructurales: No dirigido, coordinación muy elevada, estructura muy densa.
- Propiedades térmicas: Temperatura de fusión variable.
- Mineral (ejemplo): Oro (Au) y Cobre (Cu)
e)- Molecular- Muy débil
-Naturaleza: Fuerzas electrostáticas en los dipolos
- Dureza: Muy baja
- Propiedades eléctricas y solubilidad (en agua y ácidos débiles): Aislantes- Baja
- Propiedades estructurales: Similares al enlace metálico
- Propiedades térmicas: Temperatura de fusión baja
- Mineral (ejemplo): Azufre (S).
Link relacionado:
http://html.rincondelvago.com/cristaloquimica.html
No hay comentarios:
Publicar un comentario