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Estructuras cristalinas

Educación secundaria superiorQuímicaGeometría exacta de compartición de sitios cúbicos para SC, BCC, FCC, iones de sal gema y una red hipotética de centros moleculares

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Acerca de este experimento

Gira y expande una celda unitaria para examinar vértices, caras, aristas y sitios internos. Cuenta las partículas compartidas, calcula el empaquetamiento y la densidad, y distingue entre una red de iones y una red de centros moleculares.

Objetivos de aprendizaje

  • Cuenta las contribuciones fraccionarias de las partículas de borde a una celda unitaria.
  • Relaciona el contacto entre esferas rígidas con el parámetro de red cúbica.
  • Distingue el número de partículas del número de unidades fórmula en un cristal iónico.

Cómo usarlo

  1. 1Selecciona un sitio de vértice y otro de cara de una red FCC y compara sus fracciones compartidas.
  2. 2Muestra los sitios ocultos y verifica las cuatro partículas efectivas de la celda FCC.
  3. 3Cambia a BCC y compara el empaquetamiento con el resultado de FCC.
  4. 4Examina la celda de sal gema y distingue los ocho iones efectivos de las cuatro unidades fórmula.

El modelo

Las posiciones de vértice, arista, cara e interior tienen distintos factores de compartición.
Estas relaciones de contacto se aplican a celdas monoatómicas de esferas rígidas.
La densidad se calcula usando el número de unidades fórmula por celda y la masa molar por unidad fórmula.

Supuestos

  • Las estructuras monoatómicas utilizan esferas rígidas. La celda de sal gema utiliza dos subredes FCC; su tamaño evita tanto el solapamiento entre aniones como el solapamiento entre iones de distinto tipo.
  • La opción molecular es una red cúbica simple hipotética de centros de dímeros, no una afirmación sobre la estructura de un sólido molecular real. El valor de empaquetamiento de esferas rígidas se omite deliberadamente.
  • La expansión visual solo separa el dibujo. La densidad y la geometría de contacto siempre se calculan con la celda modelo sin expandir. Se omiten el movimiento térmico y las energías reticulares.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué una esfera en una esquina aporta solo un octavo?
  2. Q2¿Por qué hay cuatro unidades fórmula, pero ocho iones en una celda convencional de sal gema?

Preguntas frecuentes

¿FCC siempre significa el mismo tipo de enlace químico?

No. FCC designa una disposición geométrica. Los sitios pueden representar átomos o una subred de iones; para conocer la química se necesita información adicional.

¿Por qué deja de cambiar el parámetro de red de la estructura de sal gema cuando el catión es muy pequeño?

Cuando el radio del catión es suficientemente pequeño, la red FCC de aniones alcanza el contacto entre aniones antes que el contacto entre iones de distinta carga. El modelo toma el mayor de los dos tamaños mínimos de celda.