Clasificación y Propiedades de Sólidos Cristalinos y Amorfos: Fundamentos de Enlaces Químicos

Clasificación de Sólidos y Estructuras Cristalinas

Cristales Iónicos

Presentan dos características importantes: están formados por especies cargadas, y los cationes y aniones suelen ser de distinto tamaño. El conocimiento del radio de los iones ayuda a comprender la estructura y estabilidad de estos compuestos. No es posible medir el radio de un ion individual, pero en ocasiones es posible obtener un estimado razonable de esta propiedad.

Cristales Covalentes

Los átomos de los cristales covalentes se mantienen unidos en una red tridimensional únicamente por enlaces covalentes. Ejemplos comunes son el diamante, el grafito y el cuarzo (SiO₂).

Cristales Moleculares

En un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por moléculas que se mantienen unidas por fuerzas de Van der Waals y/o enlaces por puente de hidrógeno (H).

Cristales Metálicos

La estructura de los cristales metálicos es la más simple porque cada punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal. Tienen una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) o centrada en las caras (FCC). Por lo general, suelen ser muy densos.

Los enlaces son diferentes a otros tipos de cristales: en un metal, los electrones están deslocalizados en todo el cristal. La gran fuerza de cohesión debida a esta deslocalización electrónica es la que le confiere la resistencia al metal. La movilidad de los electrones deslocalizados hace que los metales sean buenos conductores de calor y electricidad.

Sólidos Amorfos

Los sólidos son más estables en forma cristalina. Sin embargo, si un sólido se forma rápidamente (p. ej., un líquido se enfría muy deprisa), sus átomos o moléculas no tienen tiempo de alinearse por sí mismos y pueden quedar fijos en posiciones distintas a las de un cristal ordenado. Este sólido formado así se llama amorfo. Al igual que el vidrio, los amorfos carecen de una distribución tridimensional regular de átomos.

Cristales Líquidos

Existe un tipo de sustancias que tienden a un ordenamiento tal que, antes de fundirse, el cristal forma un líquido lechoso conocido como estructura paracristalina, cuyas propiedades son características de un cristal. A temperaturas elevadas, este fluido lechoso se transforma bruscamente en un líquido traslúcido que se comporta como cualquier líquido. A este tipo de sustancias se les conoce como cristales líquidos.

Tipos de Cristales Líquidos

Esméctico

Se da cuando el eje largo de las moléculas es perpendicular al plano de las capas. Como estas pueden deslizarse entre sí, la sustancia posee las propiedades mecánicas de un sólido bidimensional.

Nemático

Son menos ordenados. Sus moléculas están alineadas con los ejes largos paralelos, pero no se separan en capas.

Colestérico

Cambian de color con la temperatura, por lo cual son muy útiles como termómetros sensibles.

Resonancia Química

La resonancia es una estructura de dos o más estructuras de Lewis para una sola molécula que no se puede representar exactamente con una única estructura de Lewis.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico

Se da entre elementos de muy distinta electronegatividad, resultando en un sólido iónico.

Enlace Metálico

Se da entre átomos que tienen baja electronegatividad, ya sean átomos iguales o diferentes (formando aleaciones).

Actualmente, el término metal se asocia a la configuración electrónica (pocos electrones de valencia: 1, 2, 3 o 4). Para que se dé el enlace metálico, el metal tiene que cumplir dos condiciones:

1. Tener baja Energía de Ionización, con lo cual podrán ceder con relativa facilidad electrones, formando los RESTOS POSITIVOS de las REDES METÁLICAS.
2. Tener orbitales de valencia vacíos o semivacíos para que en ellos se puedan mover libremente los electrones.