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).
Estruturas dos sólidos Empacotamento denso de esferas
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.
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.
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).
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).
Sólidos covalentes
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).
Sólidos iônicos Íons (esféricos) mantidos unidos por forças eletrostáticas de atração. Há algumas classificações simples para tipos de rede iônica.
Sólidos iônicos
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.
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.
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.
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.
Fim do Capítulo 11 Forças intermoleculares, líquidos e sólidos