Estruturas dos sólidos
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- Lucinda Freire Cunha
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1 Estruturas dos sólidos Empacotamento denso de esferas Existem duas opções para a terceira camada de esferas: A terceira camada fica eclipsada com a primeira (arranjo ABAB). Esse é chamado de empacotamento denso hexagonal (edh). A terceira camada está em uma posição diferente em relação à primeira (arranjo ABCABC). Esse é chamado de empacotamento denso cúbico (edc).
2 Estruturas dos sólidos Empacotamento denso de esferas
3 Estruturas dos sólidos Empacotamento denso de esferas Cada esfera é cercada por 12 outras esferas (6 em um plano, 3 acima e 3 abaixo). Número de coordenação: é o número de esferas que cerca diretamente uma esfera central. Os empacotamentos densos hexagonal e cúbico são diferentes das células unitárias cúbicas. Se são utilizadas esferas de tamanhos diferentes, as esferas menores são colocadas em orifícios intersticiais.
4 Existem quatro tipos de sólidos: Moleculares (formados a partir de moléculas) normalmente macios, com pontos de ebulição baixos e condutividade ruim. Rede covalente (formada de átomos) muito duros, com pontos de fusão muito altos e condutividade ruim. Iônicos (formados de íons) duros, quebradiços, com pontos de ebulição altos e condutividade ruim. Metálicos (formados a partir de átomos de metais) macios ou duros, pontos de ebulição altos, boa condutividade, maleáveis e dúcteis.
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6 Sólidos moleculares Forças intermoleculares: dipolo-dipolo, dispersão de London e ligações de H. Forças intermoleculares fracas dão origem a baixos pontos de fusão. Gases e líquidos à temperatura ambiente normalmente formam sólidos moleculares em baixa temperatura. O empacotamento denso de moléculas é importante (já que elas não são esferas regulares).
7 Sólidos covalentes Forças intermoleculares: dipolo-dipolo, dispersão de London e ligações de H. Átomos mantidos unidos em redes grandes. Exemplos: diamante, grafite, quartzo (SiO 2 ), silicone carbide (SiC) e nitrito de boro (BN). No diamante: Cada átomo de C tem um número de coordenação igual a 4; cada átomo de C é tetraédrico, há um arranjo tridimensional de átomos. O diamante é duro e tem um alto ponto de fusão (3550 C).
8 Sólidos covalentes
9 No grafite Sólidos covalentes cada átomo de C é ordenado em um anel hexagonal plano; camadas de anéis interconectados são sobrepostas; a distância entre os átomos de C é próxima à do benzeno (1,42 Å versus 1,395 Å no benzeno); a distância entre as camadas é grande (3,41 Å); Os elétrons movimentam-se em orbitais deslocalizados (bom condutor).
10 Sólidos iônicos Íons (esféricos) mantidos unidos por forças eletrostáticas de atração. Há algumas classificações simples para tipos de rede iônica.
11 Sólidos iônicos
12 Sólidos iônicos A estrutura do NaCl Cada íon tem um número de coordenação igual a 6. Rede cúbica de face centrada. A proporção cátion-ânion é 1:1. Exemplos: LiF, KCl, AgCl e CaO. A estrutura do CsCl O Cs + tem um número de coordenação igual a 8. Diferente da estrutura do NaCl (o Cs + é maior que o Na + ). A proporção cátion-ânion é 1:1.
13 Estrutura da blenda de zinco Exemplo típico é o ZnS. Sólidos iônicos Os íons de S 2- adotam um arranjo cfc. Os íons de Zn 2+ têm um número de coordenação igual a 4. Os íons de S 2- são colocados em um tetraedro em volta dos íons de Zn 2+. Exemplo: CuCl.
14 Estrutura da fluorita Exemplo típico CaF 2. Sólidos iônicos Os íons de Ca 2+ tem um arranjo cfc. Há duas vezes mais íons de F - do que de Ca 2+ em cada célula unitária. Exemplos: BaCl 2, PbF 2.
15 Sólidos metálicos Os sólidos metálicos têm átomos metálicos com arranjos em edh, cfc ou ccc. O número de coordenação para cada átomo é 8 ou 12. Problema: a ligação é forte demais para a dispersão de London e não há elétrons suficientes para ligações covalentes. Solução: os núcleos de metal flutuam em um mar de elétrons. Os metais conduzem porque os elétrons estão deslocalizados e são volúveis.
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17 Fim do Capítulo 11 Forças intermoleculares, líquidos e sólidos
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