Tema 9. SOLIDOS COVALENTES Introducción Estructuras de no-metales Boro Carbono Fósforo Arsénico, Antimonio y Bismuto Selenio y Telurio
Estructuras de...
Tema 9. SOLIDOS COVALENTES Introducción Estructuras de no-metales Boro Carbono Fósforo Arsénico, Antimonio y Bismuto Selenio y Telurio
Estructuras de óxidos Estructuras basadas en tetraedros Estructuras basadas en octaedros
Otras estructuras http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/Lecture4/Lec4.html http://www.univ-lemans.fr:80/enseignements/chimie/01/theme0.html http://cst-www.nrl.navy.mil/lattice/ http://lutton.kenyon.edu/marusak/chem343/ICinfo.htm
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
1
Introducción  Los sólidos covalentes están formados por átomos covalentemente unidos a sus inmediatos vecinos. ¾ Los enlaces son direccionales y determinan el ordenamiento geométrico de los átomos en la estructura cristalina. ¾ La rigidez de su estructura electrónica hace que los sólidos covalentes sean duros y poco deformables. ¾ No son buenos conductores ni del calor ni la electricidad (no hay electrones libres). ¾ Algunos son semiconductores. ¾ El color depende de la energía del gap.
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Estructura de los cristales covalentes  La formación de las redes cristalinas de sólidos covalentes debe entenderse en base a lo siguiente: ¾ El poliedro de coordinación de cada átomo depende de su estructura electrónica. ¾ La disposición y conexión de todos los poliedros de la red debe ser compatible con las exigencia de valencia de todos los átomos.
 Conectividad (P). “Regla 8-N” ¾ Las estructuras de los elementos no-metálicos viene gobernada por la regla:
P = 8-N
P
1
2
3
4
Tipo de estructura Dímeros
Anillos
Cadenas Capas
Redes 3D
Ejemplo
S8
α-Se
diamante
I2
As
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
2
Estructura de no-metales 13
14
15
B
C
C
icosaédrico
diamante
grafito
Al
Si
metálico
diamante
Ga
Ge
metálico
In
Sn
N2 P
P
negro capas
rojo cad.
As
diamante
Sn
16 O2
O3
P4
S
S6
blanco
polimer.
S8
As4
Se
capas
(amarillo)
hélice
Sb
Sb
Te
(amarillo)
hélice
(gris)
17
Se8
metálico
(blanco) (gris) metálico diamante
Tl
Pb
Bi
Po
metálico
metálico
capas
metálico
(gris)
capas
F2
Cl2
Br2
I2
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Boro
Romboédrico: R-3m a=5.057Å, α=58.06° Z=12 D=2.46 g·cm−3 B-B(puente): 1.70-2.02 Å B-B(icosaedro): 1.73-1.79 Å
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
3
Diamante C Cúbico: Fd3m a (Å) 3.5668 V (Å3) 45.37 Z 8 −3 D(g·cm ) 3.514 M-M (Å) 1.544
Si
Ge
Sn
5.4199 159.2 8 2.344 2.347
5.6576 181.1 8 5.325 2.45
5.769 192.0 8 8.20 2.50
Cullinan Diamond 3106 carats in its uncut state.
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Hexagonal: P3 a (Å) 2.456 c (Å) 6.696 32.67 V (Å3) Z 4 −3 D (g·cm ) 2.439
Carbono (grafito) C-C: 1.418 Å capa-capa: 3.35 Å
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
4
Fósforo (Hittorf) Monoclinico: P2/c a (Å) 9.21 b (Å) 9.15 c (Å) 22.60 Å β (°) 106.1 V (Å3) 1829.9 Z 84 D (g·cm−3) 2.36 P-P (Å) 2.17 - 2.30
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Fósforo (negro) Ortorrómbico: Cmca a (Å) 3.3133 b (Å) 10.473 c (Å) 4.374 3 V (Å ) 151.8 Z 8 −3 D (g·cm ) 2.71 P-P (Å) 2.22, 2.28
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
5
Arsénico, Antimonio y Bismuto As Trigonal: R-3m a (Å) 3.7598 c (Å) 10.5475 129.1 V(Å3) Z 6 5.782 D(g·cm−3) M-M (Å) 2.52 M-M(intercapas) 3.12
Sb
Bi
4.3084 11.274 181.2 6 6.691 2.91 3.35
4.456 11.862 212.3 6 9.747 3.03 3.50
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Selenio
Telurio
Se Trigonal: P312 a(Å) 4.3662 c(Å) 4.9536 3 V (Å ) 81 Z 3 −3 D(g·cm ) 4.83 M-M (Å) 2.37
Te 4.411 5.934 100 3 6.232 1.98-2.03
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
6
Óxidos basados en Td β-cristobalita (SiO2)
Cubico: Fd3m a (Å) 7.160 3 367.06 V (Å ) Z 8 D (g·cm−3 ) 2.174 Si-O (Å) 1.550
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Óxidos basados en Oh Trióxodo de renio (ReO3)
Cubico: P m-3m a (Å) 3.734 52.1 V (Å3 ) Z 1 D (g·cm−3) 7.46 Re-O (Å) 1.867
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
7
Perovskita Perovskita (BaTiO3) Tetragonal: P 4mm a (Å) 3.9998 c (Å) 4.018 V (Å3) 64.3 Z 1 D (g·cm−3) 6.02 Ti-O (Å) 1.87, 2.15, 2.00 Ba-O (Å) 2.79, 2.83, 2.88
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
8
K2NiF4 Tetrafluoroniccolato de potasio Tetragonal: P 4/mmm a (Å) 4.013 b (Å) 13.088 210.8 V (Å3 Z 2 D (g·cm−3) 3.35 Ni-F (Å) 2.007 K-F (Å) 2.62, 2.77, 2.84
Estructuras relacionadas La2CuO4 superconductores
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
MgB2
Hexagonal: P 6/mmm a (Å) 3.086 b (Å) 3.524 27.15 V (Å3 Z 1 D (g.cm−3) 2.81 B-B (Å) 1.78 Mg-Mg (Å) 3.09 B-Mg (Å) 2.51
Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
9
χ(B)
1.0 M al et
2.0
Aleaciones
es
Triángulo de Ketalaar
1.5
Metálico
2.5
3.0
4.0
Fases Subóxidos Sales iónicas Zintl
Iónico
χ(A)
1.5
o ic m Se
Sales Intersticiales iónicas Intermedio polarizadas Estructura en capas Redes 3D (silicatos)
1.0
o ct
Cadenas
s re
a lo largo de la diagonal
u nd
χ(A) = χ(B)
Enlace secundario
Covalente
Moléculas covalentes
2.0 2.5
oN al et m
3.0
es
4.0 Juan M. Gutiérrez-Zorrilla. Química Inorgánica. 2005
