Estequiometria de soluciones

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Síntesis directa


Las reacciones en estado sólido son normalmente lentas (entre 8 horas y varios días). Razones: Conllevan una gran reorganización estructural. Se rompen enlaces y los iones generados migran a través Del sólido. En estas síntesis, se utilizan temperaturas elevadas para Romper la elevada energía de red (la atracción entre los iones De distinta carga) y para acelerar la difusión de los iones en Los sólidos (que es normalmente muy lenta). La síntesis directa se aplica a muchos tipos de materiales, Como cloruros complejos y aluminosilicatos metálicos densos y Anhidros. Normalmente puede obtenerse un óxido complejo por Calentamiento de todos los óxidos de los metales presentes; Alternativamente, en vez de los óxidos, pueden utilizarse Compuestos sencillos que se descompongan para dar los óxidos. La velocidad de la reacción depende de: Área de contacto entre los sólidos que reaccionan (superficie de los reactivos y densidad del contacto). La velocidad de nucleación del producto. La velocidad de difusión de los iones a través de la capa de Producto (es normalmente la etapa limitante).

At controlada

Los compuestos que contienen metales en estado de oxidación Inestables no pueden prepararse al aire, sino que necesitan una Atmósfera reductora u oxidante. Experimentalmente, se pasa una corriente de gas (H2/N2, O2) Sobre la mezcla de reacción situada en un horno tubular.

Mét en disol

Muchos materiales inorgánicos, especialmente polímeros Inorgánicos porosos, pueden prepararse por cristalización a Partir de disoluciones (ensamblaje). Aunque los métodos que se pueden usar son muy diversos, las Reacciones siguientes son procesos típicos que tienen lugar en Agua. Estas reacciones son importantes para la síntesis de Aluminosilicatos de estructuras porosas (zeolitas), sólidos Porosos análogos basados en el ensamblaje de oxo-poliedros y Polímeros metal-orgánicos relacionados en los que iones metálicos se unen entre sí Mediante ligandos orgánicos, como carboxilatos. Las estructuras porosas obtenidas mediante métodos en Disolución son a menudo metaestables frente a su conversión En estructuras más densas, de manera que no pueden Prepararse por reacción directa entre los sólidos a elevada Temperatura. Los métodos en disolución se amplían con el uso de técnicas Hidrotermales, en los que una disolución de los reactivos en Agua se calienta por encima de su punto normal de ebullición En un recipiente sellado. El uso de disoluciones como punto de partida tiene la ventaja De que los reactivos se mezclan a nivel molecular, evitando los Problemas asociados con la reacción directa entre partículas Del tamaño de micrómetros. 

Ventajas:

Se requieren temperaturas más bajas, es posible Estabilizar fases metaestables, no se forman fases Intermedias que puedan impurificar los productos, se Obtienen productos con cristales muy pequeños, esto es, con Una gran área superficial.

Desventajas:

Es más complicado manipular los reactivos; en Algunos casos puede ser difícil controlar la estequiometría Exacta; a veces no es posible encontrar reactivos Compatibles (por ejemplo, iones como Ta5+ y Nb5+ se Hidrolizan inmediatamente en agua y precipitan en Disolución acuosa). 

Síntesis de ZnFe2O4 por co-precipitación

Disolver juntos los oxalatos de zinc(II) y hierro(II) en agua en Relación molar 1:2. Calentar la disolución, evaporando el agua. Al Disminuir la cantidad de agua, precipita una mezcla de los Oxalatos de Zn/Fe (probablemente hidratados). Cuando queda muy poca agua, se filtra el precipitado y se Calcina (1000 °C). Este método es fácil y efectivo cuando puede aplicarse. Sin Embargo, no es adecuado si no pueden encontrarse reactivos de Similar solubilidad en agua, ya que en este caso las velocidades De precipitación serán muy diferentes. Además, no siempre Pueden mantenerse composiciones estequiométricas exactas.

Sol/gel

Un sol es una dispersión coloidal de un sólido en un l ) en un líquido ( íquido (las partículas de sólido No están disueltas, pero tampoco se aglomeran ni precipitan). Un gel es un tipo inusual de coloide en el que un líquido Contiene un sólido que se dispone en una red ordenada a lo Largo de todo el sistema. Se denomina proceso Se denomina proceso sol-gel sol-gel a la hidr a la hidrólisis y ólisis y policondensación De compuestos inorgánicos para preparar materiales ánicos para preparar materiales Cerámicos. Cerámicos. El método sol/gel sol/gel permite preparar materiales cer permite preparar materiales cerámicos de Gran pureza y elevada homogeneidad mediante un proceso que Ocurre a partir de una disolución de los precursores metálicos ocurre a partir de una disolución de los precursores metálicos, Que, por hidr que, por hidrólisis y condensación, evolucionan a la formación De una nueva fase (sol).

Intercalación

Aunque los métodos más usados para la síntesis de materiales Son la síntesis directa y las técnicas hidrotermales, algunas Reacciones que implican sólidos pueden tener lugar a bajas Temperaturas si no hay cambios importantes en la estructura. Estas reacciones reciben el nombre de reacciones de Intercalación. Implican la inserción de iones en una estructura ya Existente, lo que conduce a la reducción o a la oxidación de la Especie anfitriona. Estas reacciones son típicas de algunos materiales laminares (presentan fuertes enlaces covalentes entre los átomos de Una capa e interacciones débiles, tipo van der Waals, entre Capas). Ej: grafito y arcillas. 
 

Irving-Williams


Es la relación entre constantes de estabilidad y número de electrones d, que requiere la consideración del efecto jahn teller.Mn2+ < Fe2+< Co2+< Ni2+< Cu2+ > Zn2+  
De los ligando cabe considerar su capacidad para dar o no quelatos. Además, la estabilidad viene condicionada por la afinidad metal-ligando ya que los valores de k dependen de que tanto el metal y el ligando sean de la misma clase duro/blando o a/b.

Efecto quelato:


Hecho de que los complejos que contienen ligando bi- o polodentados actuando como quelatos poseen constantes de formación mayores que aquellos otros que poseyendo ligandos con el mismo átomo dador son monodentados. Si se comparan los siguiente equilibrios.Ni22+aq + 6 NH3   D    [Ni(NH3)6]2+   log K = 8.61Ni22+aq + 3 en    D    [Ni(en)3]2+   log K =
18.28 A este efecto estabilizador se le llama efecto quelato.
La razón termodinámica de este comportamiento hay que buscarla en la expresión que liga AG con K y las variables AH y AS: AGº= -RTlnK= AH-TAS

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