Redes cristalinas KND - David Gustavo

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QUÍMICA
UNIDAD III
ENLACES QUMICOS
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:
REDES CRISTALINAS
ESTRUCTURA
ENERGIA RETICULAR
CICLO DE BORN
26 - OCTUBRE – 2021
INDICE 
INTRODUCCION…………………………………………………….3
REDES CRISTALINAS………………………………………………4
ESTRUCTURA………………………………………………………..5
NERGIA RETICULAR……………………………………………….5
CICLO DE BORN HABER……………………………………………6
EJERCICICOS………………………………………………………….7
CONCLUSION………………………………………………………….9
BIBLIOGRAFIA………………………………………………………..9
INTRODUCCIÓN 
En esta investigación se abordarán temas de enlaces químicos tales como las redes cristalinas y sus estructuras. De igual manera la energía reticular y el ciclo de Born. Así que se definirán los conceptos de los temas. 
Los sistemas cristalinos mejor conocidos como redes cristalinas es la manera en la cual los iones de signos distintos se acomodan o se empaquetan distribuyéndose de tal manera que se forman unas estructuras poliédricas. 
REDES CRISTALINAS
La red cristalina está formada por iones de signo opuesto, de manera que cada uno crea a su alrededor un campo eléctrico que posibilita que estén rodeados de iones contrarios. Los sólidos cristalinos mantienen sus iones prácticamente en contacto mutuo, lo que explica que sean prácticamente incompresibles. 
Ademán, estos iones no pueden moverse libremente, sino que se hallan dispuestos en posición de filas distribuidas desordenadamente en el espacio formando retículos cristalinos o redes espacios. los cristalografos clasifican los retículos cristalinos en siete tipos de poliedros llamados sistemas cristalográficos. En cada uno de ellos los iones poden ocupar los vértices, los centros de las caras o el centro del cuerpo de dichos poliedros. El más sencillo de estos recibe el nombre de celdilla unidas.
Celda unitaria. es el agrupamiento más pequeño de átomos que conserva la geometría de la estructura cristalina, y que al apilarse en unidades repetitivas forma un cristal con dicha estructura (subdivisión de una red que conserva las características generales de toda la red). Cada una de las celdas unitarias de los diferentes sistemas cristalinos está definida por un número específico de puntos de red. Un punto de red en la esquina de una celda unitaria estará compartido por siete celdas unitaria adyacentes; solo una octava parte de cada esquina corresponde a una celda en particular.
))=1
Parámetros de red: Describe el tamaño y la forma de la celda unitaria, incluyen las dimensiones y los costados de las celdas unitarias y los ángulos entre sus costados. Por ejemplo, en un sistema cristalino cúbico, solamente es necesaria la longitud de uno de los costados para describir por completo la celda y se suponen ángulos de 90° de sus costados.
Número de coordinación: es el número de átomos que tocan a otro en particular; es decir, el número vecinos más cercanos, es el número de coordinación y es un indicio de que tan estrecha y eficazmente están empaquetados los átomos.
Factor de empaquetamiento: Es la fracción de espacio ocupado por átomos, suponiendo que son esferas duran que tocan a su vecino más cercano.
ESTRUCTURA
La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación. 
Estructura: El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material. 
Diferencia entre vidrios y cristales: Si nos fijamos con detenimiento, en estos gráficos existe siempre una fracción de los mismos que se repite. Asimismo, los cristales, átomos, iones o moléculas se empaquetan y dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 Angstrom = 10- 8 cm; a esta repetitividad, en tres dimensiones, la denominamos red cristalina. 
El conjunto que se repite, por translación ordenada, genera toda la red (todo el cristal) y la denominamos unidad elemental o celda unidad. En ocasiones la repetitividad se rompe o no es exacta, y esto diferencia los vidrios y los cristales, los vidrios generalmente se denominan materiales amorfos (desordenados o poco ordenados).
Energía reticular
La energía reticular, también conocida como energía de red, es la energía que se necesita para poder separar de manera completa un mol de un compuesto de tipo iónico en sus respectivos iones gaseosos. También se puede decir que la energía reticular es la energía que se consigue a través de la formación de un compuesto de tipo iónico partiendo siempre de sus iones gaseosos.
Este tipo de energía muestra la estabilidad que tiene las redes cristalinas, y viene medida como energía/mol, teniendo las mismas unidades de medida que tiene la entalpía estándar (∆Hº), es decir KJ/mol, aunque de signo opuesto.
Un compuesto iónico es aquel que se encuentra formado por cationes y aniones a través de fuerzas electrostáticas, siempre que estemos hablando del estado sólido. Este caso concreto es válido solamente si existe bastante diferencia de electronegatividad entre los elementos que forman el compuesto.
La fortaleza del enlace iónico dependerá de lo estable y compacta que sea la red cristalina. Los factores que influyen en la estabilidad del enlace iónico son:
· Cargas iónicas. Un compuesto iónico será más estable cuanto menor sea la carga de sus iones.
· Tamaño de los iones. Un compuesto iónico es más estable cuanto más compacta sea la red cristalina y, por tanto, cuanto más parecidos sean el tamaño del anión y del catión.
· Diferencia de electronegatividades. Un compuesto iónico será más estable cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividades.
La energía reticular es imposible de medir de forma directa, sin embargo, conociendo la estructura y la composición que tenga el compuesto iónico que queramos estudiar, podemos calcular o al menos aproximarnos a ella mediante una ecuación que da el modelo iónico, basado en la Ley de Coulom, entre otras. También existe la posibilidad de calcular la energía reticular de manera indirecta mediante los ciclos termodinámicos, como el ciclo de Born–Haber.
Ciclo de Born haber
El ciclo de Born-Haber comprende la formación de un compuesto iónico desde la reacción de un metal (normalmente un elemento del grupo 1 o 2) con un no metal (como gases halógenos, oxígeno u otros). Los ciclos de Born-Haber se usan principalmente como medio para calcular la energía reticular, que no puede ser determinada experimentalmente.
La energía reticular representa teóricamente la formación de compuestos iónicos a partir de iones gaseosos. Algunos químicos la definen como la energía para romper los compuestos iónicos en iones gaseosos. La primera definición es exotérmica y la segunda endotérmica.
Con el ciclo de Born-Haber se calcula la energía reticular comparando la entalpía estándar de formación del compuesto iónico (según los elementos) con la entalpía necesaria para hacer iones gaseosos a partir de los elementos. Esta es una aplicación de la Ley de Hess
El último paso es complejo. Para hacer iones gaseosos de elementos es necesario convertirlos en gas, disociarlos, si es necesario, e ionizarlos. Si el elemento es una molécula (por ejemplo F2), habrá que tener en cuenta su entalpía de disociación. La energía necesaria para arrancar un electrón y formar un catión es la energía de ionización, mientras que la necesaria para añadirlo y formar un anión es la afinidad electrónica. La entalpía de formación se encuentra sumando las entalpías de automatización, ionización, sublimación, disociación afinidad electrónica y su respectiva energía reticular
EJERCICIOS
A partir de los datos siguientes encontrar la energía reticular del fluoruro de calcio 
 H subCa= 193k)/mol
EI1 Ca= 540k)/mol
EI2 Ca= 1150k)/mol
AE F= -33k)/mol
 H Disp. F= 158K)/mol 
 Hg CaF2= 1214.6 
Ca(s) + F2 (g) 	CaF2 (g)
1. Primero convertimos Ca(s) + F2 (g) a Ca 2+( g )+ 2F ( g )- utilizando los datos planteados 
2 Utilizamos H sub Ca. Para poder pasar el Ca solido a un estado gaseoso 
3 Luego pasamos Ca que se encuentra en neutro a catión utilizando las energías de ionización 1 y 2 para que se convierta en Ca( g )2+
4 Convertimos el F2 que se encuentra en forma diatómica a forma monoatómica utilizando H Disp 
5 Luego convertimos el F2 monoatómica a anionica utilizando AE para que se convierta en 2F ( g )- 
6 Luego Hg CaF2	e es igual a la suma de todas las sumas implicadas en los procesos intermedios ( Hg CaF2 = H sub + EI1 + EI2 + H Disp + 2 AE + UR) 
 
 
 
7 Para encontrar la energía reticular (UR) invertimos la suma a resta de la siguiente manera UR = Hg - H sub - EI1 - EI2 - H Disp - 2 AE 
 
 
8 Luego solo se sustituyen los valores 
 
Ca(s) + F2 (g) 	 Hg CaF2	 CaF2 (g) 
 
 H sub	H Disp
Ca ( g ) 2F ( g )
EI1
	UR
Ca +( g ) AE
EI2
Ca 2+( g )+ 2F ( g )- 
Ur= -1214,6 – 193 – 540 -1150 -158 – 2(-333) = 2589 K)/MOL
Encontrar la energia reticular de KBr con los siguientes datos 
 Hg KBr= -391,8 K)/MOL
 H sub K= 81,3 K)/MOL 
E1 K = 418,4 K)/MOL
 H vap Br2 = 30,7 k)/Mol
 H disp Br2 = 193,5 K)/MOL
AE Br = -321,9 k)/mol
 K ( S ) + ½ Br 2 ( L )	KBr
 H sub ½ H vap 
 ½ Br 2 ( g)
	½ H disp 
UR
 K ( g )	Br (g )
EI	AE
K +( g ) + Br ( g ) 	KBr
Hg = 	H sub + EI + ½ 	H vap + ½ H disp + AE + UR
 UR = Hg -	H sub - EI - ½ 	H vap - ½ H disp - AE 
UR= -391,8 – 81,3 – 418,4 – ½ 30,7 – ½ 193,5 – (-321,9) 
UR= -681,7 KJ/MOL
	
CONCLUSION
Como equipo logramos comprender los 4 temas de la investigación que son las redes cristalinas, la energía reticular y como esta se puede calcular gracias al ciclo de Born 
Al igual que las redes cristalinas es cuando dos iones de signos distintos se acomodan para formar estructuras poliédricas. 
BIBLIOGRAFIAS 
· James F. Shackelford, “Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros”, Editorial Pearson, 6ta edición, Madrid España 2005.
· William D. Callister, Jr. “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, Editorial Reverte, 1ra edición, Barcelona España 2004.
· Donald R. Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, International Thomson Editores, 4ta edición México D.F. 2004.