ESTRUCTURAS CRISTALINAS TÍPICAS

7/25/2019 ESTRUCTURAS CRISTALINAS TPICAS

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ESTRUCTURAS CRISTALINAS TPICAS

La estructura cristalina, formada por la distribucin de tomos, iones o molculas,es en realidad la que constituye la base material que forma el cristal. Mientras quela red cristalina refleja el hecho de que el cristal es peridico y por ello, determinala simetra tratada hasta el momento, la estructura del cristal no slo determina superiodicidad, marcada por la red y por la celda unidad de la misma, sino quedetermina el motivo, es decir, la parte material constituida por tomos, iones ymolculas que llenan la citada celda unidad.

Aunque las estructuras cristalinas de ran complejidad se calculan mediantedeterminados mtodos a partir de las intensidades de las refle!iones de "ra, eneste captulo se describen las estructuras de alunos compuestos sencillos demanera que se alcance una comprensin de ciertos conceptos estructuraleselementales.

#n cristal viene definido, en primer luar, por su composicin qumica y, por tanto,

es la relacin estequiomtrica el factor dominante en una estructura. La influenciade la estequiometra es evidente, por ejemplo, un cristal de $l%a, por ejemplo, nopuede tener, en modo aluno, la misma estructura que la anhidrita &'()$a* o quela calcita &$(+$a* o que un silicato cualquiera, puesto que no slo los tomos queforman estos cristales son diferentes qumica y fsicamente, sino que suscomponentes entran en la frmula qumica en relaciones muy distintas.

$uando las estructuras estn formadas por dos o ms tipos de tomos unidos porenlace inico, puro o combinado con otros &que es lo ms frecuente*, los poliedrosde coordinacin estarn en funcin de la relacin de sus radios. Adems, e!istenciertos principios enerales que reulan esta coordinacin entre iones que son lasdenominadas elas de -aulin.

Las estructuras que aqu se consideran, tienen elevadas simetras, y,frecuentemente son visualiadas como un conjunto de esferas estrechamentearupadas. Los cristales compuestos de molculas no pueden esperarse quetenan estas simetras elevadas, puesto que las propias molculas tienen bajasimetra. %o obstante, un conocimiento detallado de alunas estructuras sencillasilustra en la interpretacin de estructuras de sustancias ms complicadas.

TIPOS DE ESTRUCTURAS CRISTALINAS

Adems de los factores qumicos, en cuanto a los factores eomtricos, hay quetener en cuenta la forma de las partculas constituyentes de la estructura. As,cuando tenemos tomos iuales que se unen mediante enlace metlico, se formanlos empaquetamientos densos que se describen como un empaquetamiento deesferas tal que cada una de ellas se rodea de otras doce/

EMPAQUETADO CBICO COMPACTO (ECC):


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'e trata de un empaquetado A"$ en el que la tercera capa cubre los huecos de laprimera que no han sido cubiertos por la seunda.

0iura 1.23. 4 5mpaquetado c6bico compacto

La red basada en el 5$$ es una red c6bica centrada en las caras.

0iura 1.27. 4 ed c6bica centrada

EMPAQUETADO HEXAGONAL COMPACTO (EHC):

'e trata de un empaquetado A"A en el que la tercera capa ocupa e!actamente lamisma posicin que la primera, constituyendo las estructuras ms compactas odensas posibles. 5s una estructura caracterstica de muchos metales como el oro,plata, plomo, etc.


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0iura 1.28. 4 5mpaquetado he!aonal compacto

0iura 1.29. 4 5mpaquetado he!aonal compacto y empaquetado c6bico

compacto

La red basada en el 5:$ es una red he!aonal m6ltiple con un nudo adicional ensu interior.

5!isten empaquetados de orden superior que daran luar a estructuras conalternancias de empaquetados c6bicos y he!aonales compactos.


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COORDINACIN DE LUGARES INTERATMICOS EN EMPAQUETADOSDENSOS.

Los empaquetados c6bicos y he!aonal poseen una caracterstica muyimportante/

;la disposicin reular de sus posiciones atmicas determina la e!istencia deposiciones interatmicas con un n6mero de coordinacin fijo y determinado;

As, se6n los intersticios que suren de las secuencias compactas deempaquetamiento &c6bico compacto o he!aonal compacto*, que aparecen,fundamentalmente, en coordinacin tetradrica &coordinacin )* y octadrica&coordinacin 3*, estn ocupados total o parcialmente por cationes, se oriinarndiferentes tipos de estructuras bsicas.

0iura 1.3


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1=>) &en aristas* ? 1 &centro* @ ) posiciones octadricas

0iura 1.3=. 4 localiacin de vacancias octadricas intersticiales

Posici! ""$%&ic# (NC'*).

&5!isten ocho posiciones tetradricas en la celda*. &0iura b*.

0iura 1.3+. 4 Localiacin de vacancias tetraonales intersticiales

Posici! "&i#!+,-#& (NC'):

$ada tres tomos contiuos determinan un trinulo equiltero cuyo centro es unaposicin de coordinacin +. &0iura c*.

-or su parte, en la red he!aonal oriinada por un empaquetado he!aonalcompacto, las posiciones interatmicas pueden ser/


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Posici! oc"#$%&ic# (NC'):

Los luares octadricos estn situados entre dos trinulos de direccionesopuestas, cada uno formado por tres tomos situados en uno de los pisos delempaquetado. &0iura a*.

0iura 1.3). 4 5mpaquetado he!aonal compacto

Posici! ""$%&ic# (NC'*):

Las posiciones tetradricas e!isten entre dos pares de tomos en direccionesperpendiculares entre s y situados cada par en un piso del empaquetado.ambin aparecen estas posiciones en el centro del tetraedro reular formado portres tomos de un piso y el tanente a ellos situado en el piso inmediato. &0iurab*

Posici! "&i#!+,-#& (NC'):

$ada tres tomos contiuos determinan un trinulo equiltero cuyo centro es una

posicin de coordinacin +. &0iura c*ESTRUCTURAS DERI/ADAS DE LA ESTRUCTURA CBICA DE CARASCENTRADAS.

Las posiciones octadricas, tetradricas y trianulares proporcionan reiones quepueden ser ocupadas por iones de cara opuesta a los que estn situados en lasposiciones atmicas normales del empaquetado, siempre que aquellos tenan eltamaBo adecuado.

Las estructuras derivadas que se oriinan son/

Es"&,c", "i0o 1#-i"#2 N#C-:$uando en una estructura c6bica de caras centradas todas las posicionesoctadricas son ocupadas pos tomos iuales, pero distintos de los oriinales. Losiones $l y %a alternan en las tres direcciones principales del espacio.

La celda elemental es c6bica de caras centradas, y la estructura puede describirsecomo dos redes de este tipo, una de $lC y otra de %a?.


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0iura 1.32. 4 5structura tipo halita %a$D

Es"&,c", "i0o 3-,o&i"#2 C#45:

$uando en una estructura c6bica de caras centradas se llenan todas lasposiciones tetradricas por otros tomos, idnticos entre s. $ada $a?? se halla

en el centro de un cubo cuyos vrtices estn ocupados por 0C. Estos, a su ve,estn en el centro de un tetraedro cuyos vrtices lo ocupan sendos $a??.

0iura 1.33. 4 5structura tipo fluorita $a0=


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Los $a?? forman una celda c6bica de caras centradas y los 0C otras dos celdasdesplaadas. La estructura tiene dos tipos de coordinacinF 8 para el $a y ) parael 0.

5sta estructura es apropiada para compuestos de relacin estequiomtrica =/1. 5lhecho de que las posiciones tetradricas se distribuyan en dos celdasdesplaadas e independientes permite una cierta independencia cristalorficapudiendo ocuparse slo una sin alterar las condiciones de periodicidad. 5stehecho oriina estructuras derivadas como son/

Es"&,c", "i0o %i#6#!":

Los tomos que ocupan las posiciones tetradricas son de la misma especie queel situado en

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