red cristalina informe ultima

8/19/2019 Red Cristalina Informe Ultima

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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR

INDICE

1. Introdución ------------------------------------------------ 2

2. Marco teórico ------------------------------------------------ 3

3. Ejercicios ------------------------------------------------ 5

4. Resultado ------------------------------------------------24

5. Discusión ------------------------------------------------25

6. Conclusións ------------------------------------------------27

7. Recomendacións ------------------------------------------------27

. !i"lio#ra$%a ------------------------------------------------2

FISICOQUÍMICA Página 1


2/34


1. INTRODUCCION

El &resente in$orme se detalla minuciosamente la &ractica 'REDCRI()*+I,* realiado en el la"oratorio de la uni/ersidad. 0ara ello se e&lica

"re/emente el conce&to de la red cristalina des&ues detallar el &rocesoe&erimental los resultados ue se o"tu/ieron a la ora de realiaar la &ractica.

+a red cristalina est $ormada &or iones de si#no o&uesto de manera ue cadauno crea a su alrededor un cam&o elctrico ue &osi"ilita ue estn rodeados deiones contrarios.

+os sólidos cristalinos mantienen sus iones &rcticamente en contacto mutuo loue e&lica ue sean &rcticamente incom&resi"les. *dems estos iones no&ueden mo/erse li"remente sino ue se allan dis&uestos en &osiciones $ijasdistri"u%das desordenadamente en el es&acio $ormando ret%culos cristalinos o

redes es&aciales. +os cristaló#ra$os clasi$ican los ret%culos cristalinos en siete ti&osde &oliedros llama sistemas cristalo#r$icos. En cada uno de ellos los iones&ueden ocu&ar los /rtices los centros de las caras o el centro del cuer&o dedicos &oliedros. El ms sencillo de stos reci"e el nom"re de celdilla unidad.

8no de los &armetros "sicos de todo cristal es el llamado %ndice de coordinaciónue &odemos de$inir como el n9mero de iones de un si#no ue rodean a un ion desi#no o&uesto. 0odrn eistir se#9n los casos %ndices di$erentes &ara el catión &ara el anión.

El %ndice de coordinación as% como el ti&o de estructura #eomtrica en uecristalice un com&uesto iónico de&enden de dos $actores:

; )ama


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Donde =1 =2 son las car#as de los iones e es el /alor de la car#a del electrón,* es el n9mero de */o#adro d> es la distancia entre los iones * es la constante

de Madelun# n el $actor de com&resi"ilidad o coe$iciente de !orn.

2. MARCO TEÓRICO:

RED CRISTALINA

+a estructura cristalina es la $orma sólida de cómo se ordenan em&auetan

los tomos molculas o iones. Estos son em&auetados de manera ordenada con &atrones de re&etición ue se etienden en las tres dimensiones del es&acio.+a cristalo#ra$%a es el estudio cient%$ico de los cristales su $ormación.

+a estructura $%sica de los sólidos es consecuencia de la dis&osición de lostomos molculas o iones en el es&acio as% como de las $ueras de interconeiónde las &art%culas:

; Estado amor$o: +as &art%culas com&onentes del sólido se a#ru&an al aar.

; Estado cristalino: +os tomos ?molculas o iones@ ue com&onen el sólido sedis&onen se#9n un orden re#ular. +as &art%culas se sit9an ocu&ando los nudos o&untos sin#ulares de una red es&acial #eomtrica tridimensional.

+os metales las aleaciones determinados materiales cermicos tienenestructuras cristalinas.

+os tomos ue &ertenecen a un sólido cristalino se &ueden re&resentar situndolos en una red tridimensional ue se denomina ret%culo es&acial ocristalino. Este ret%culo es&acial se &uede de$inir como una re&etición en eles&acio de celdas unitarias.

+a celda unitaria de la maor%a de las estructuras cristalinas son &aralele&%&edos o&rismas con tres conjuntos de caras &aralelas

(e#9n el ti&o de enlace atómico los cristales &ueden ser de tres ti&os:

a@ Cristales iónicos: &unto de $usión ele/ado duro mu $r#il conducti/idadelctrica "aja &resentan cierta elasticidad. Ej: ,aCl ?sal com9n@


https://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cristalograf%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomohttps://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttps://es.wikipedia.org/wiki/Cristalograf%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido


4/34


"@ Cristales co/alentes: Aran durea ele/ada tem&eratura de $usión. (uelen ser trans&arentes ue"radios malos conductores de la electricidad. ,o su$rende$ormación &lstica ?es decir al intentar de$ormarlos se $racturan@. Ej: Diamante.

c@ Cristales metlicos: B&acos "uenos conductores trmicos elctricos. ,o sontan duros como los anteriores aunue si malea"les d9ctiles. ierro esta


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3. EJERCICIOS

CLORURO DE CESIO(CsCl)

METODO BORN –LANDE

D*)B(:

• *1.76267

• N =6.022 X 1023

•

+¿=+1Z

¿−¿=−1

Z ¿

• e

2=1.6021 X 10−19

• 4 π ε°=1.11265 X 10

−10C

2J −1

m−1

• r°=3.5 x 10

−10

• ∝=0.331 x10−10

1

n=

∝

r °

1

n=

0.331 x10−10

3.5 x10−10

n=10.57

REM0+*=*R

Uo=1.76267 x 6.022 X 10

23mol

−1 x (+1 ) x (−1 ) x (1.6021 X 10−19 C )2

1.11265 X 10

−10

C

2

J

−1

m

−1

x3.5 x10

−10

m

x (1− 1

10.57)

El /alor de n se#9n la con$i#uración electrónica


¿r °=sumade radiosionicos

r °=1.69+1.81

°= −10

Uo=−633.434 kJ /mol

n=9+12

2

n=10.5


6/34


−¿cl

¿n=9

Cloro ¿

cesio (Cs) n=12

Uo=1.76267 x 6.022 X 10

23mol

−1 x (+1 ) x (−1 ) x (1.6021 X 10−19 C )2

1.11265 X 10−10

C 2

J −1

m−1

x3.5 x10−10

m x (1−

1

10.5)

WURTZITA(ZnS)


D*)B(:

• *1.64132

• N =6.022 X 10−10

•

+¿=+2Z

¿−¿=−2

Z ¿

• e

2=1.6021 X 10−19

• 4 π ε°=1.11265 X 10

−10C

2J −1

m−1

• r°=2.67 x 10

−10

• ∝=0.331 x10−10

1

n=

∝

r °

FISICOQUÍMICA Página

Uo=−632.993 kJ /mol

¿ r °=suma de radiosionicos

r °=0.83+1.84

−


7/34


1

n=

0.331 x10−10

2.67 x10−10

n=8.07

REM0+*=*R

Uo=1.64132 x 6.022 X 10

23mol

−1 x (+2 ) x (−2 ) x (1.6021 X 10−19C )2

1.11265 X 10−10

C 2

J −1

m−1

x 2.67 x10−10

m x (1−

1

8.07)

El /alor de n se#9n la con$i#uración electrónica

+¿Zn

¿n=9

Zinc ¿

−¿S¿

¿ Asufre¿

Uo=1.64132 x 6.022 X 10

23mol

−1 x (+2 ) x (−2 ) x (1.6021 X 10−19C )2

1.11265 X 10−10

C 2

J −1

m−1

x 2.67 x10−10

m x (1−

1

8)

CLORURO DE CESIO (CsCl)

METODO BORN-ARBER

D*)B(:

FISICOQUÍMICA Página !

Uo=−2992.604 kJ /mol

n=9+72

n=8

Uo=−2988.901 kJ /mol


8/34


∆ H S=76.5 KJ /mol

∆ H D=120.9 KJ /mol

E ! =671 KJ /mol

A E=−348.5 KJ /mol

∆ H f =−114 KJ /mol

U °=∆ H f −∆ H S−∆ H D− E ! − A E

U °=−114 KJ /mol−76.5 KJ /mol−120.9 KJ /mol−671 KJ /mol+348.5 KJ /mol

WURTZITA(ZnS)

FISICOQUÍMICA Página "

U °=−633.9 KJ /mol


9/34


METODO BORN-ARBER

D*)B(:

∆ H S=130 KJ /mol

∆ H D=425 KJ /mol

E ! =906 KJ /mol

A E=−200 KJ /mol

∆ H f =−1728 KJ /mol

U °=∆ H f −∆ H S−∆ H D− E ! − A E

U °=−1728 KJ /mol−130 KJ /mol−425 KJ /mol−906 KJ /mol+200 KJ /mol

FISICOQUÍMICA Página #

U °=−2989 KJ /mol


10/34


O!IDO DE CALCIO ( Ca" )


1"#$ %'$

D$&s:

A=1.748

N =6.022 x1023 mol−1 ( Numerode A#o$adro )

2+¿ %a car$adel ionCa

¿

+¿=+2¿Z

¿

−¿=−2( %a car$a del ion"−2)Z

¿

e=1.6021 x 10−10C ( %a car$a de un elec&ron)

4 π ε 0=1.11265 x10−10

C 2

J −1

m−1

2+¿ ' "−2

%a suma de los radiosionicos de Ca¿

r0=2.46 x 10−10

m ¿

n=7+9=16/2=8 ( (romediode los #alores )ara Ca ' ")

1−

1

n

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0

¿

AN Z ¿

U 0=¿

@

FISICOQUÍMICA Página 1$


11/34


*eem)la+andolos #alores :

1.6021 x 10−10

C

¿¿¿2

1.748 x 6.022 x 1023

mol−1

x (+2)(−2)¿U

0=¿

-2 $ %'$

, =0.331 x 10−10

1

n 0.331 x10

−10

2.46 x 10−10

1

n 1

0.1345528

n=7.43

1.6021 x 10−10

C ¿¿¿2

1.748 x 6.022 x 1023

mol−1

x (+2)(−2)¿U

0=¿


U 0=−3454.90 KJ mol−1

1

n %


12/34


BLENDA ( ZnS )


1"#$ %'$

D$&s:

A=1,63805

N =6.022 x1023 mol−1 ( Numero de A#o$adro )


¿

+¿=+2¿Z

¿

−¿=−2( %a car$a del ion S−2

)Z

¿


4 π ε 0=1.11265 x10−10

C 2

J −1

m−1

2+¿ ' S−2

%a suma de los radiosionicos de Zn

¿

r0=2.67 x10−10

m¿

n=9+7=16/2=8 ( (romediode los #alores )ara Zn ' S)


U 0=−3417.038 KJ mol−1


13/34


1−1

n

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0

¿

AN Z ¿

U 0=¿

@


1.6021 x 10−10

C ¿¿¿2

1.63805 x 6.022 x 1023

mol−1

x (+2)(−2)¿U

0=¿

-2 $ %'$

, =0.331 x 10−10

1

n 0.331 x10

−10

2.67 x10

−10

1

n 1

0.1239

n=8.07


U 0=−2988.901 KJ mol−1

1

n %


14/34


1.6021 x 10−10

C ¿¿¿2

1.748 x 6.022 x 1023

mol−1

x (+2)(−2)¿U

0=¿

BLENDA (ZnS)

METODO BORN-ARBER

D*)B(:

∆ H S=130 KJ /mol

∆ H D=425 KJ /mol

E ! =906 KJ /mol

A E=−200 KJ /mol

∆ H f =−1728 KJ /mol

U °=∆ H f −∆ H S−∆ H D− E ! − A E

U °=−1728 KJ /mol−130 KJ /mol−425 KJ /mol−906 KJ /mol+200 KJ /mol


U 0=−2986.64 KJ mol−1

U °=−2989 KJ /mol


15/34


*LORURO DE CALCIO ( Ca - 2 )


D$&s:

A=2.51939



¿

+¿=+2¿Z

¿



16/34


−¿ %a car$adel ion -

¿

−¿=−1¿Z

¿

e=1.6021 x 10−19

C ( %a car$a de un elec&ron)

4 π ε 0=1.11265 x10−10

C 2

J −1

m−1

−¿2+¿ ' - ¿

%a suma de los radiosionicos de Ca¿

r0=2.35 x 10−10m ¿

n=7+9=16/2=8 ( (romediode los #alores )araCa ' - )

1−1

n

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0

¿

AN Z ¿

U 0=¿

@


1.6021 x 10−19

C ¿¿¿2

2.51939 x 6.022 x 1023 mol−1 x (+2)(−1)¿U

0=¿


U 0=−2606.317 KJ mol−1


17/34


-2 $ %'$


n=7.09

1.6021 x 10−19

C ¿¿¿2

2.51939 x 6.022 x 1023

mol−1

x (+2)(−1)¿U

0=¿

METODO BORN-ARBER

D$&s:

∆ H ° f (Ca - 2 )=−1214.6 K. /mol

E¿=193 K./mol

E! 1=540 K. /mol

E! 2=1150 K./mol

FISICOQUÍMICA Página 1!

1

n %

U 0=−2558.527

KJ mol

−1


18/34


Edis=158 K./mol

AE=−333 K. /mol

∆ H ° f (Ca - 2 )= E ¿+ E! 1+ E! 2+ Edis+ AE+U 0

U 0=∆ H ° f − E¿− E! 1− E! 2− Edis−2 AE

U 0=−1214.6 K. /mol−193 K. /mol−540 K. /mol−1150 K. /mol−158 K./mol−2(−333 K./mol)

O!IDO DE TITANIO (/i "2)


1"# %'$

D$&s:

FISICOQUÍMICA Página 1"

U 0=−2589.6


19/34


A=2.3850


4+¿ %a car$adel ion/i¿

+¿=+4 ¿Z

¿

−¿=−2( %a car$a del ion"−2)Z

¿


4 π ε 0=1.11265 x10−10 C 2 J −1m−1

r0=2.08 x 10−10

m( %a suma de los radios ionicosde /i+4 ' "−2)

n=7+9=16/2=8 ( (romediode los #alores )ara/i ' ")

1−1

n

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0

¿

AN Z ¿

U 0=¿

@


FISICOQUÍMICA Página 1#


20/34


1.6021 x10−19

C ¿¿¿2

2.3850 x6.022 x 1023

mol−1

x (+4)(−2)¿U

0=¿

-2 $ %'$

n=6.28

1.6021 x10

−19

C ¿¿¿2

2.3850 x6.022 x 1023

mol−1

x (+4)(−2)¿U

0=¿

U 0=−10713.97 KJ mol−1

METODO BORN-ARBER

D$&s:

∆ H ° f (/i "2 )=−944 K./mol

FISICOQUÍMICA Página 2$

U 0=−11013,15 KJ mol−1

1

n %


21/34


E¿=249.4 K. /mol

Edis=103.9 K./mol

E! 1=658.2 K. /mol

E! 2=1309.85 K. /mol

AE=141 K. /mol

∆ H ° f (/i "2 )= E¿+ E! 1+ E! 2+ Edis+2 AE+U 0

U 0=∆ H ° f − E¿− E! 1− E! 2− Edis−2 AE

U 0=−944 K. /mol−249.4 K. /mol−658.2 K. /mol−1309.85 K. /mol−103.9 K. /mol−2(141) K./mol


U 0=−3547.35 K./mol


22/34




23/34


BROMURO DE SODIO(N$B#)


1"# %'$

D$&s

* 1.74756

, 6.>221>23 mol−1

= F1 ?,a@

= -1 ?!r@

e 1.6>211>-1G C (la car$a de un elec&ron)

4H> 1.112651>-1> c2

J −1

m−1

r > 2.G1>-1>

−¿+¿ ' 0r¿

la sumade radiosionicos de Na¿

¿

n .5 ?Con$i#uración electrónica@.

+¿ Z −¿e

2

4 π ε0

r0(1−

1

n ) AN Z

¿

U o=¿

R""'+l$,$n& $l"s:

U o=1.74756 x6.022 x10

23 x (+1 ) x (−1) x (1.6021 x 10−19)2

1.11265 x10−10

x2.98 x10−10 x (1− 18.5 )

-2 $ %'$


U 0=−718.8190678 KJ mol−1

1

n %


24/34


Dn":

J >.3311>-1>

r > r FF r - r > 1.>21>-1> F 1.G61>-1> 2.G1>-1>

R""'+l$,$n&:

1

n=

0.331 x10−10

2.98 x10−10

n/ 0

R""'+l$,$n& "n

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0(1−1n )

AN Z ¿

U o=¿

U o=

1.74756 x6.022 x1023

x (+1 ) x (−1) x (1.6021 x 10−19)2

1.11265 x10−10 x2.98 x10−10 x (1

−

1

9

)

METODO BORN-ARBER


U 0=−724.143 KJ mol−1


25/34


∆ H f

-327.7KL.mol-1

Eat ?,a@ 1>.KL.mol-1

Edis ?!r@ 1G3KL.mol-1

E.I ?,a@ 4G5.4 KL.mol-1

*.E ?!r@ 325 KL.mol-1

U 0=∆ H f − E a& ( Na )− E dis (0r )− E ! ( Na )+ A E (0r )

U 0 -327.7 1>. 1G3 4G5.4 F 325

ODURO DE OTASIO(I)


1"# %'$

D$&s

* 1.7GG


U

0 = - 799.9

kJ

mol


26/34


, 6.>221>23 mol−1

= F1 ?N@

= -1 ?I@

e 1.6>211>-1G C (la car$a deun elec&ron)

4H> 1.112651>-1> c2

J −1

m−1

r >3.51>-1>

−¿+¿ e ! ¿

la sumade radiosionicos de K ¿

¿

n 1>.5 ?Con$i#uración electrónica@

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0(1−1n )

AN Z ¿

U o=¿

R""'+l$,$n& $l"s:

U o=1.799 x6.022 x10

23 x (+1 ) x (−1) x (1.6021 x 10−19)2

1.11265 x10−10

x3.58 x10−10 x (1− 110.5 )

-2 $ %'$


U 0=−631.602 KJ mol−1

1

n %


27/34


Dn":

J >.3311>-1>

r > r FF r - r > 1.31>-1> F 2.2>1>-1> 3.51>-1>

R""'+l$,$n&:

1

n=

0.331 x10−10

3.58 x10−10

n/ 14.5

R""'+l$,$n& "n

+¿ Z

−¿e2

4 π ε0

r0(1−1n )

AN Z ¿

U o=¿

U o=1.799 x6.022 x10

23 x (+1 ) x (−1) x (1.6021 x 10−19)2

1.11265 x10−10

x3.58 x10−10 x (1− 110.8 )

METODO BORN-ARBER

FISICOQUÍMICA Página 2!

U 0=−633.449 KJ mol−1


28/34


Ea& ( k )=87.9

kJ

mol

E ! (k )=418.7 kJ

mol

Edis( ! )=43.5 kJ

mol

A E ( ! )=295 kJ

mol

∆ H ° f -3GkJ

mol

U 0=∆ H f − E a& ( K )− E dis ( ! )− E ! ( K )+ A E( ! )

U 0 -3G 7.G 43.5 41.7 F 2G5

FISICOQUÍMICA Página 2"

U 0 = -653.1


29/34


6. RESULTADOS

Es#787#$ M9&& Bn- L$n" M9&& Bn- $#"#

por configuraciónelectrónica

por formula especial

Cloruro decesioCsCl

−632.993 kJ /mol

−633.434 kJ /mol

−633.9 KJ /mol

OurtitaZnS

−2988.901 kJ /mol −2992.604 kJ /mol −2989 KJ /mol

Bido decalcioCa"

−3454.90 KJ mol−1 −3417.038 KJ mol−1

!lendaZnS

¿−2988.29 KJ /mol ¿−2986 KJ /mol ¿−2989 KJ /mol

!romuro de

sodio Na0r

−718.8190678 KJ mol−1 −724.143 KJ mol−1

- ;00.0

kJ

mol

Poduro de&otasio

K%−631.602 KJ mol−1

−633.449 KJ mol−1

-


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=. DISCUCIONES

Es#787#$ M9&& Bn- L$n" M9&& Bn-$#"#

R"s7"

KJ

por configuración

electrónica

por formula especial

Cloruro decesioCsCl

−632.993 kJ /mol

−633.434 kJ /mol

−633.9 KJ /mol −6

OurtitaZnS

−2988.901 kJ /mol −2992.604 kJ /mol −2989 KJ /mol

Bido de

calcioCa"

−3454.90 KJ mol−1 −3417.038 KJ mol−1 −34

!lendaZnS

¿−2988.29 KJ /mol ¿−2986 KJ /mol ¿−2989 KJ /mol

!romuro desodio Na0r

−718.8190678 KJ mol−1 −724.143 KJ mol−1

- ;00.0kJ

mol

−

Poduro de&otasio

K! −631.602 KJ mol−1

−633.449 KJ mol−1-


31/34


Estructura 0orcentaje de Error ?Q@

M9&& Bn- L$n" M9&& Bn-$#"# por configuración

electrónica

por formula

especial

Cloruro de cesioCsCl

>.>232> >.>23G1 >.>2466

OurtitaZnS

Bido de calcioCa"

>.>1>14 >.>2>GG

!romuro de sodio Na0r

>.>4412 >.>37>4 >.>636G

Poduro de &otasio

K! >.>237G >.>2>G4 >.>>G42

loruro de CalcioCa -

2

Bido de titanio/i"

2

>.>33G3 >.>6>17 >.62



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33/34


conocidos como ciclo de !orn a"er #racias a la &rimera le de latermodinmica &odemos &lantear un ciclo termou%mico.



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5. BIBLIO?RA*IA

• Estructuras cristalinas ?se encontró el dia 1>S>3S2>16@. Dis&oni"le en:tt&:SSocT.uc3m.esSciencia-e-oinStecnolo#ia-de-materiales-industrialesS&racticas-1S0racticaUI-estructurasUcristalinas.&d$

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