Características de los sólidos

Un cuerpo sólido, uno de los tres estados de agregación de la materia, se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen

Los sólidos presentan propiedades específicas:

• Elasticidad: Un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad.
• Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos pedazos (quebradizo).
• Dureza: Un sólido es duro cuando no puede ser rayado por otro más blando. El diamante es un sólido con dureza elevada.
• Forma definida: Tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto a bajas presiones extremas.
• Volumen definido: Debido a que tienen una forma definida, su volumen también es constante.
• Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”
• Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del liquido en el cual se coloca.
• Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.
• Tenacidad: En ciencia de los Materiales la tenacidad es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.
• Maleabilidad: Es la propiedad de la materia, que presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.
• Ductilidad La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellos

El sólido más ligero conocido es un material artificial, el aerogel, que tiene una densidad de 1,9 mg/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.

Tipos de sólidos:

Cristalinos: poseen orden tridimensional

Amorfos: no poseen orden definido

Sólidos cristalinos: poseen una estructura ordenada de las partículas que los constituyen, con una forma externa limitada por superficies planas simétricamente dispuestas que son consecuencia del orden interno. Son anisotrópicas. Poseen un punto de fusión definido.

Ejs.: sales (cloruro de sodio, sulfatos, carbonatos), óxidos, metales, etc.

Sólidos amorfos: tienen muchas de las propiedades mecánicas características de los sólidos pero carecen del orden tridimensional regular de los sólidos cristalinos. Muchas de sus propiedades son isotrópicascomo la de los líquidos. No poseen un punto de fusión definido.

Ejs.: caucho, vidrio, polímeros.

Clasificación de los sólidos en base a las fuerzas de interacción de sus constituyentes

Tipo de cristal	Fuerzas entre partículas	Propiedades	Ejemplos
Iónicos	electrostáticas	Duros, quebradizos. Alto pto de fusión, mal conductor del calor y la electricidad (estado.sólido).Solubles en. solventes polares	NaCl, LiF, MgO, CaCO3
Covalentes	Enlace covalente	Duros. Alto pto de fusión, mal conductor del calor y la electricidad	Diamante, SiO2(cuarzo)
Moleculares	F. de van derWaals	Suaves. Bajos ptos de fusión, mal conductor del calor y la electricidad..	Ar, CO2, I2, H2O, C12H22O11(sacarosa)
Metálicos	Enlace metálico	Blandos o duros, ptode fusión alto o bajo, buen conductor de calor y electricidad	Todos los elementos metálicos (Fe, Cu, Hg, Au, Zn, etc)

Edificios Mixtos

En muchos casos una misma sustancia presenta unacombinación de varios tipos de redes cristalinas, a menudo orientadas en planos o siguiendo un eje de simetría. En tales casos, la distribución de las redes y el predominio de una u otra determinará muchas propiedades de la sustancia, como la dureza o la conductividad eléctrica.

Un ejemplo típico de red mixta es el grafito, formado por átomos de carbono con enlace covalente muy fuerte distribuido en capas paralelas. Las conexiones entre las capas, sin embargo, son muy débiles, lo que permite separar láminas muy finas de este mineral con mucha facilidad.

Edificios Moleculares

En este caso, la red está formada por moléculas con carga neutra. La cohesión, muy débil, se basa en cargas eléctricas residuales de baja intensidad. Es característica de los compuestos orgánicos, aunque también existe en sustancias como el azufre

Edificios Metalicos

Los cuerpos metálicos presentan un tipo de enlace degran cohesión debido a que varios átomos comparten una nube de electrones que circulan de una órbita a otra sin pertenecer a un núcleo concreto. Esta propiedad, característica de elementos poco electronegativos, proporciona a los metales sus propiedades de dureza, tenacidad y gran conductividad electrotérmica.

Edificios Covalentes

En los cristales formados únicamente por enlaces covalentes, un átomo se enlaza con sus vecinos, y estos con los suyos, y así sucesivamente, de tal manera que todo el cristal puede ser considerado como una molécula casi infinita. Este enlace tiene lugar entre átomos de elevada y similar electronegatividad. Si la diferencia de electronegatividades entre los átomos crece, el enlace llega a ser polar, y por tanto se puede imaginar una variación continúa de polarización del enlace entre los enlaces covalentes “puros” y los enlaces iónicos. Esto quiere decir que un enlace covalente no polar solo puede tener lugar entre átomos de la misma naturaleza.

DIAMANTE

Una estructura típicamente covalente es la que tiene lugar entre los átomos de carbono cuando forman el diamante, estructura que también se da en el germanio y en el estaño-alfa. En este caso los orbitales de enlace son orbitales híbridos 2(sp3), que se disponen en lasdirecciones de los vértices de un tetraedro en el centro del cual estaría el núcleo (de hecho esta es la disposición que minimiza la repulsión eléctrica entre ellos al mantener el ángulo de separación lo más grande posible). Por tanto, en el diamante, cada átomo de carbono se enlaza con otros cuatro en coordinacióntetraédrica, controlada por la disposición de los orbitales de enlace. Esto da lugar a una estructura de simetría cúbica F, con los carbonos en las posiciones (0,0,0) y (1/4,1/4,1/4) y equivalentes, como se muestra en la siguiente figura, en la cual se han señalado dos de los tetraedros de coordinación de dos átomos de carbono.

Edificios Ionicos

Son los cristales constituidos por un conjunto de iones de signo contrario unidos por fuerzas de carácter mayoritariamente electrostático, y en los cuales todo el cristal podría ser considerado
como una molécula porqué los iones estén enlazados con sus vecinos, y estos con los otros y así sucesivamente.

Los iones tienden a empaquetarse de manera que se minimice le energía, y esto se cumple cuando:

• a) las cargas de los iones son neutralizadas por los vecinosinmediatos, es decir que los vecinos de los cationes son aniones yviceversa.

• b) los empaquetados tienden a ser lo más compactos posible, sin qula distancia entre dos iones sea menor que la suma de los respectivosradios iónicos, de manera que si consideramos los iones esféricos,serian tangentes los unos a los otros

Cristaloquimica

Lacristaloquímica es una rama de la cristalografíaque estudia la composición de la materia cristalina y su relación con la fórmula cristalográfica. Incluye el estudio de los enlaces químicos, la morfologíay la formación de estructuras cristalinas, de acuerdo con las características de los átomos, iones o moléculas, así como su tipo de enlace. Cuando las condiciones ambientales son favorables para la formación, muchos de los minerales toman una forma cristalina. La cristalografía , tambien, estudia la forma, el crecimiento y el estado geométrico de los cristales. En un cristal, la disposición de los átomos se puede determinar al ver la difracción de los rayos X.