Estructuras Cristalinas y Desintegración Radiactiva: Principios y Procesos

Reglas de Pauling para Estructuras Cristalinas Iónicas

Las reglas de Pauling son un conjunto de principios fundamentales que describen la estructura y estabilidad de los cristales iónicos. Estas reglas proporcionan una base para comprender cómo se organizan los iones en una estructura cristalina y cómo esta organización afecta las propiedades del material.

Primera Regla de Pauling: Relación de Radios Iónicos

La primera regla establece que, en una estructura cristalina iónica, la distancia catión-anión es la suma de los radios iónicos de los dos iones. Además, el número de coordinación (número de aniones que rodean a un catión) está determinado por la relación de los radios del catión con respecto al anión.

Segunda Regla de Pauling: Principio de la Valencia Electrostática

La segunda regla, también conocida como el principio de la valencia electrostática, determina que, en una estructura de coordinación estable, la fuerza total de los enlaces de valencia que unen al catión con los aniones que lo rodean es igual a la carga del catión. La fuerza relativa de cualquier enlace en una estructura iónica se puede determinar dividiendo la carga total de un ión entre el número de vecinos más próximos a los cuales está unido.

• Enlaces Isodésmicos: Todos los enlaces tienen igual fuerza.
• Enlaces Anisodésmicos: Determinados aniones están más fuertemente ligados al catión de coordinación central que a otros iones.
• Enlaces Mesodésmicos: La fuerza de los enlaces que ligan el catión central coordinador a los aniones coordinados es exactamente la mitad de la energía de enlace del anión.

Tercera Regla de Pauling: Compartición de Aristas y Caras

La tercera regla dicta que la existencia de aristas y, en especial, de caras comunes entre poliedros, disminuye la estabilidad de las estructuras coordinadas.

Cuarta Regla de Pauling: Cationes con Alta Valencia

La cuarta regla determina que, en un cristal que contiene diferentes cationes, aquellos con gran valencia y pequeño número de coordinación tienden a no compartir entre sí elementos poliédricos.

Quinta Regla de Pauling: Ley de la Parsimonia

La quinta regla, o ley de la parsimonia, establece que el número de partículas estructurales diferentes dentro de una estructura tiende a un límite.

Formas de Desintegración de los Elementos

El proceso de nucleosíntesis en las estrellas produjo nucleídos que, en su mayor parte, eran inestables y se descomponían espontáneamente. Solo pudieron sobrevivir aquellos que dieron lugar a núcleos estables. Estos núcleos proceden fundamentalmente de tres fuentes:

1. Desintegración del uranio y torio, que da lugar a numerosos nucleídos de larga vida.
2. Reacciones nucleares entre los rayos cósmicos y los átomos de la atmósfera y las rocas de la superficie.
3. Actividad humana, tanto la que tiene lugar en los reactores nucleares como la producida en explosiones nucleares llevadas a cabo por el hombre.

La radiactividad natural se reduce a la emisión de tres tipos de partículas:

• Partículas Beta (β): Electrones expulsados del núcleo. El número másico se mantiene inalterado, pero el número atómico aumenta en 1.
• Partículas Alfa (α): Partículas de helio compuestas por dos neutrones y dos protones. El número másico del isótopo se reduce en 4 y el número atómico en 2.
• Partículas Gamma (γ): Partículas sin carga, pero con energía.

Desintegración Beta (β)

Se produce de tres formas distintas, según el exceso o defecto de neutrones en los nucleídos:

1. Exceso de neutrones: Neutrón → protón + β^- + (antineutrino). El número de neutrones disminuye y el número de protones aumenta.
2. Defecto de neutrones (emisión de positrones): Protón → neutrón + β⁺ + ν (neutrino).
3. Captura electrónica: Protón + electrón → neutrón + ν (neutrino).