2. cristaloquimica

8/2/2019 2. Cristaloquimica

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CRISTALOQUMICA

CRISTALOQUMICALa cristaloqumica o qumica de los minerales es laciencia que relaciona la composicin qumica, laestructura interna y las propiedades fsicas en lassustancias cristalinas.Se volvi una rama independiente de las ciencias en1926, cuando fueron determinadas suficientes

estructuras de los minerales y Goldschmidt pudoformular los principios generales y fundamentales dela estructura cristalogrfica de componentesinorgnicos simples.


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Los minerales son sustancias cristalinas en las quelos tomos de los elementos qumicos que las

componen estn ubicados en los nudos de la redtridimensional en orden lgico y se mantienen enposicin de equilibrio por las fuerzas de atraccin yrepulsin mutua.Estas estn condicionadas por las cargas del ncleo, la composicin electrnica de los tomos,

Los cuales son caractersticas nicas para cadauno de los diferentes elementos qumicos.

La unidad bsica de la geoqumica y de todas las estructurasde los cristales son los elementos,

- Bajo la forma de tomos o, con ms frecuencia,- Bajo la forma de partculas cargadas de electricidad o

iones.Los iones y tomos contienen cierta cantidad de energa, lacual cambia cuando experimentan una transformacin fsica oqumica; debido a ello, pierden esa energa para dar sistemasms estables.

Los conceptos geoqumicos tienen gran significado cuandoindican las relaciones entre tomos, iones y redes cristalinas;tales relaciones pertenecen al campo de la Qumica, perodebido a su importancia se revisarn los principalesconceptos.


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TABLA PERIDICA DE LOS ELEMENTOSEscrita en orden secuencial de peso o nmero

atmico y dispuesta en hileras horizontales (periodos)y columnas verticales (grupos), para ilustrar lassemejanzas que se dan en las propiedades de loselementos como una funcin peridica de lasecuencia.Cada elemento, representado por un smbolo ynmero atmico, ocupa un cuadro separado, y ladisposicin secuencial sigue el orden del nmero

atmico.

Al agrupar en columnas por el nmero de electrones en elOuter Shell y asignar a cada columna un numeral romano,vemos que tenemos dos grupos de columnas: A y B.

El grupo B de columnas: Metales de Transicin.

El grupo A de columnas (IA a VIIIA) constituyen las dosprimeras y las ltimas seis columnas de la Tabla Peridica.Los elementos agrupados en las primeras dos columnas

tienen uno y dos electrones, respectivamente, en su OuterShell. Los elementos agrupados en las ltimas seiscolumnas tienen 3,4,5,6,7 y 8 electrones, respectivamente,en su Outer Shell.

Grupo o Familia


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Si agrupamos loselementos en filascon cada nmerode filarepresentando elnmero OuterShell delelemento, elresultado es sietefilas.

Los elementos del grupo IA se denominan metalesalcalinos;Los del grupo IIA, metales alcalinotrreos;Al grupo VIIA, se conocen como halgenos; yLos del grupo VIIIA son los gasesnobles.Los elementos del grupo IB al VIIIB reciben elnombre del elemento que encabeza a la familia;

estos nmeros en romanos son iguales al nmerode electrones contenidos en su capa ms externa.En cualquier grupo o familia, el nivel ms externocontiene igual nmero de electrones.


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La importancia del nmero de electrones en laOuter Shell de un electrn est basado en el hechoque todos los elementos quieren una capa externavaca (no electrones) o llena (8 electrones). Lareactividad qumica de un elemento est basada enla ganancia, prdida o comparticin de electronesen su capa externa para llenarse o vaciarse.

Importancia del nmero de electrones


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Los elementos comunes (Grupos 1A a VIIIA) residenen las dos primeras y las seis ltimas columnas de laTabla. Los electrones para estos elementos llenan losorbitales de energa inferiores s (de forma esfrica) yp (en forma de mancuerna) de su capa externa.Los elementos menos comunes, llamados Metales deTransicin y las Tierras Raras, residen en los Grupos

IB a VIIIB. Estos electrones para tales elementosllenan los orbitales d de ms alta energa (de formade X) y f (forma compleja) de sus capas externas.


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Los metales (principalmente Grupos IA y IIA) tienden aquerer perder electrones para lograr una capa externavaca, mientras los No-Metales (Grupos IIIA a VIA)

tienden a querer compartir electrones para lograr unacapa externa llena.Los Halogenos (Grupo VIIA) quieren ganar electronespara conseguir una capa externa llena. Los elementosInertes (Grupo VIIIA) ya tienen una capa externa llena,no reaccionan fcilmente y en consecuencia estnreferidos como Inertes.Los Metales de Transicin y las Tierras Raras en losgrupos IB al VIIIB ganan y pierden electrones desde los

orbitales de ms alta energa d y f.

Cuando los elementos ganan, pierden o compartenelectrones, los hacen de una manera consistentepara lograr una capa externa llena o vaca. Elnmero de electrones que debe perderse, ganarse ocompartirse para alcanzar la estabilidad de una capaexterna vaca o llena es referida como la Valencia deun Elemento.

Valencia de un elemento


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Cuando un elemento pierde electrn (es), la Valencia es

positiva debido a la prdida de la carga negativa delelectrn (es). Cuando un elemento gana un electrn (es),la Valencia es negativa debido a la ganancia en carganegativa del electrn (es) ganado(s).

Cuando un elemento comparte un electrn(es), laValencia puede ser positiva o negativa dependiendo delelemento si es donador de electrones (valencia positiva) oun receptor de electrones (valencia negativa).


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PerodosLas filas horizontales en nmero de siete (7) son conocidascomo Perodos. Estn designadas con nmeros arbigos

(1,2,..7).Ellos estn ordenados de acuerdo con sus nmeros atmicos,de tal suerte a lo largo de dicha secuencia hay un cambiogradual en las propiedades de los elementos.El periodo 1 conformado por el H, y He se han colocadoaparte porque no tienen congneres o elementos semejantesdentro del grupo.Los perodos 2 y 3 estn constituidos por 8 elementos y se lesdenomina perodos cortos.Los perodos 4 al 7 se denominan largos y contienenrespectivamente los nmeros siguientes de elementos: 18,18,32 y 17.


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Las dos grandes filas debajo del cuerpo principalde la tabla son conocidas como: Serie Lantnidao Tierras Raras(Z= 58 al 71) y La Serie Actinida(Z= 90 al 103),

Estos elementos pertenecen al cuerpo de la tablapero estn debajo simplemente para conservarespacio.

El nmero del perodo indica a la vez el nmerode niveles de energa que posee un elementoubicado en un determinado perodo.


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CLASES DE ELEMENTOSLos elementos de acuerdo a su distribucinen laTabla Peridica, conlleva a clasificarlos en tresclases:

a) Elementos principaleso representativos. Ocupanlos grupos A y presentan propiedades definidas einvariables.

b) Elementos de transicin. Se caracterizan porpresentar valencia electroqumica variable y que sesitan en los grupos B.


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c) Elementos de transicininterna. Son aquellos alos que no se ha asignado lugar alguno en la tabla, sibien se les considera incluidos en las posicionescorrespondientes a Z = 59, lantnidos, y Z = 89,actnidos

EL TOMO Y SU ESTRUCTURA ATMICAEl tomo es la subdivisin ms pequea de la materiaque retiene las caractersticas del elemento que puedeintervenir en una combinacin qumica.La estructura atmica de un elemento, consiste de unncleomasivo, denso y muy pequeo, compuesto deprotones y neutrones, cargado positivamente de ms omenos 10-12 mm de dimetro.Rodeados por una regin poblada de orbitas deelectronesque, cuando todos estn presentes, danneutralidad electrosttica al tomo.


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Las propiedades fsicas de los tomos no quedandefinidas de forma exacta por sus masas atmicas,

debido a que existen tomos que presentan unmismo nmero de protones, pero difieren en sunmero de neutrones, por lo que sus propiedadesfsicas son variables, dada su diferencia de masa.A estos grupos de elementos que ocupan la mismaposicin en el sistema peridico se les denominaistopos.

Por ejemplo, normalmente el hidrgeno nocontiene neutrones. Sin embargo, existe unistopo del hidrgeno que contiene 1 neutrn(comnmente llamado deuterio). El nmeroatmico (z) es el mismo en ambos istopos, perola masa atmica aumenta uno en el deuterio, amedida que el tomo se vuelve ms pesado por elneutrn de ms.


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Los estudios sobre la estructura atmica de loselementos han puesto de manifiesto que de los 104

elementos conocidos, tan slo 21 de ellos son puros;as, pues, la mayor parte de los elementos queintegran la tabla peridica estn formados por unamezcla de istopos.


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ESTRUCTURA ELECTRNICA DE LOSELEMENTOS

La estructura electrnica de un elemento se refiere ala configuracin que resulta de la distribucin de loselectrones en los diferentes niveles de energa.


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Los hechos permiten afirmar:1) que los tomos contienen un nmero de

electrones igual al nmero de protones;2) que los tomos de diferentes elementos, poseendiferente nmero de electrones;

3) que los electrones estn en constante movimientosin perder energa, es decir, ocupan niveles deenerga determinada;

4) que los electrones pueden saltar de unos niveles aotros absorbiendo o emitiendo energa; y

5) que para un mismo nivel de energa existensubniveles.


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NIVELES DE ENERGA Y NMEROCUNTICO

Se requiere de tres nmeros cunticos para describirla distribucin de los electrones de los tomos: nmero cuntico principal, nmero cuntico de momento angular nmero cuntico magntico

Nmero cuntico principal (n)

Es un criterio positivo, representado por la letra"n", indica los niveles energticos principales. Seencuentra relacionado con el tamao. En lamedida que su valor aumenta, el nivel ocupa unvolumen mayor y puede contener ms electrones,y su contenido energtico es superior. Sus valorespueden ser desde 1 hasta infinito.


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El nmero ms grande de electrones que esposible encontrar en cualquier nivel es 2n2. As en

el primer nivel (n=1) puede haber como 2electrones como mximo, en el segundo nivel 8electrones, tercero 18 y en el cuarto 32 electrones..n = 4 =(2x42) = 32.n = 3 =(2x32) = 18.n = 2 =(2x22) = 8.n = 1= (2x12) = 2


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Nmero cuntico de momento angular (l)

Adems cada una de las lneas gruesas delespectro se compone de lneas ms finas, lo cual

indica que dentro de un mismo nivel, los electronespueden ocupar subniveles.Estas lneas son de cuatro tipos, denominadas:sharp, principal, difusa y fundamentaly serepresentan con las letras s, p, d, f.


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Nmero cuntico magntico (m)Representa las orientaciones que pueden asumir

los diferentes orbitales frente a un campomagntico; el smbolo utilizado es "m"; y losvalores que tienen son los nmeros orbitalesenteros que van desde -1 hasta +1. El nmero devalores que puede tener "m" indican el nmero derbitas que puede contener un sub-nivel deenerga.

Dentro de un determinado subnivel, el valor de mdepende del valor del nmero cuntico delmomento angular.Para un valor dado de lhay (2l+1) enteros de m,desde1 a +1 incluyendo al ceroSi l= 0, entonces m= 0; y (2l+1) = 1, solo hay unorbital sSi l=1, entonces habrn (2x1)+1 = 3 valores de m,que son: -1, 0, +1; hay tres orbitales p.

Si l= 2, habrn (2x2)+1 = 5 valores de m, loscuales son:-2,-1, 0,+1, +2; hay cinco orbitales dSi l=3, habrn (3x2)+1 = 7 valores de m, los cualesson: -3,-2, -1, 0, +1 +2,+3, hay siete orbitales f


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Hay 4 nmeros cunticos: n, l, ml, msn nmero cuntico principaln= 1, 2, 3, ...Determina la capa ocupada por un electrn

l nmero cuntico secundaqrio o azimutall= 0, 1, 2, ... , (n-1)

Determina la subcapa (nivel orbital) ocupada por unelectrnSignificado Fsico: subnivel energtico en dondeest el electrn, dentro del nivel determinado por n.


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ml nmero cuntico magnticoDetermina el orbital ocupado por un electrn

ml =, -l, (-l- 1), (-l- 2), ... , (l- 2), (l- 1), -lSignificado Fsico: orientacin del orbital cuandose aplica un campo magntico externo

ms- spinDetermina el spin de un electrnml = +1/2 or -1/2Sentido de giro del electrn en torno a su propio

eje.

Principio de Exclusin de PauliEl nmero mximo de electrones que puede existir en un

orbital es de dos, con espines opuestos, es decir, debenestar apareados. En un tomo no puede haber doselectrones que tengan los cuatro nmeros cunticosiguales, al menos se tendrn que diferenciar en unode ellos.

Este modelo es vlido para explicar la configuracinelectrnica de los tomos. Por la configuracin

electrnica se deducen las propiedades de los tomos,y en base a las propiedades de los tomos se explicanlos enlaces que originan las distintas sustanciasqumicas.


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PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOSNmero atmico

Es el nmero de protones que integran el nclede un tomo y coincide, debido a la necesariacompensacin de carga, con el nmero deelectrones. Se representa por Z


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Nmero msico

El nmero msico, representado por A, es elguarismo que corresponde a la suma del nmerode protones Zy el de neutrones Ndel ncleoatmico de cada uno de los elementos

A = Z + N

La suma de protones y neutrones coincidenaproximadamente con la masa molecular.


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Masa atmicaAlgunos autores la denominan peso atmico.Es el nmero de veces que el tomo de un

determinado elemento contiene en peso la doceavaparte del istopo 12 del tomo de carbono.Este valor, designado con uma, unidad de masa

atmica, se ha deducido experimentalmente yequivale a 1,66x10-24 gramos.Por consiguiente, la masa absoluta de cualquierelemento se determinar multiplicando su nmeromsico por la uma, si bien es frecuente hallar suvalor en tablas.


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Masa molecular (M)

Tambin denominada peso molecular.

Se define como el nmero de veces que la molculade un cuerpo contiene la fraccin doceava en pesodel istopo 12 del tomo de carbono.Se determina mediante la suma de los pesosatmicos de los componentes del cuerpo.Por ejemplo, la masa de la molcula de la anhidrita

CaSO4:M = Ca (40) + S (32) + O (16x4) = 136

Radio atmico y inico

El radio atmico se puede definir como la mitad dela distancia entre los centros de dos tomos de unmismo elemento.El radio inico es definido como la distancia entrelos centros de un catin y un anin.Por ejemplo, el radio del tomo de sodio metlico

es de 1,86 , pero el radio del ion de sodio en lahalita (sal comn) es de 0,97.


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El siguiente grfico muestra elocuentemente lavariacin peridica del Radio Atmico alavanzar el Nmero Atmico en los elementos.Se observa que los picos de mayor RadioAtmico corresponde a los metales alcalinos


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El radio de un ion no es constante y vara con lacarga, puesto que depende de su estructura

atmica; asimismo est en relacin con la posicinque ocupa el elemento en la Tabla Peridica.Las reglas siguientes tienen carcter general:1. En los elementos del mismo grupo de la Tabla

Peridica, el radio inico aumenta a medida queaumenta el nmero atmico de los elementos;por ejemplo, en el caso de los elementosalcalinotrreos:

Este incremento es natural, pues dichoselementos aumentan el nmero de orbitaleselectrnicos alrededor del ncleo, y por lo tantoaumenta el radio inico, existiendo una excepcinreferida a este punto con los iones trivalentes delas tierras raras o lantnidos, en los cuales elradio disminuye con el aumento del nmeroatmico desde 1,14 para el La3+ hasta 0,85 parael Lu3+, lo que se ha denominado contraccinlantnida.


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2. En los iones positivos de la misma estructuraelectrnica, el radio inico disminuye al aumentarla carga, por ejemplo, los elementos del tercerperodo

Esta disminucin se debe a que cuando dichoselementos pierden electrones, los ncleosejercen una mayor atraccin sobre los electronesrestantes, disminuyendo por consiguiente el radioinico.

3. En los elementos que presentan diversasvalencias, es decir, que forman iones condistintas cargas, al ion de mayor cargacorresponde un radio ms pequeo, por ejemplo,en el caso del manganeso y cloro:


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En la Tabla Peridica, muchos elementos notienen pesos atmicos exactos y los ponendentro de parntesis, por ejemplo, el stato, elRadn, el Radio y casi todos los actnidos comoel Plutonio, Neptunio, entre otros. Esto se debea que son elementos naturalmente radiactivos,se convierten en otro elemento completamentediferente despus de un determinado tiempo yno se mantienen estables por 1010 aos.


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La determinacin del peso atmico de aquelloselementos que tienen slo un istopo estable (100%de abundancia), tales como el Flor, Aluminio o elOro, sern mucho ms fciles de determinar.Adems, estos pesos atmicos son consideradoscomo constantes de la naturaleza y sus valores sonconocidos con una precisin sumamente alta, conincertidumbres de slo 1 parte en 38 millones (comoes el caso del flor), a diferencia de aquelloselementos que tiene ms de un istopo naturalestable, cuyas incertidumbres son ms grandes.

Es por esta razn que hemos usado por msde 150 aos pesos atmicos con un valornico estndar, tal como aparece en los librosy las tablas peridicas de los elementos. Sinembargo, la Comisin de AbundanciasIsotpicas y Pesos Atmicos de la IUPAC hapublicado una nueva Tabla Peridica donde los

tomos del hidrgeno, litio, boro, carbono,nitrgeno, oxgeno, silicio, azufre, cloro y talio,presentarn sus pesos atmicos comointervalos.


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Se muestra al cloro con dos istoposnaturales estables, cuyo peso atmicono es una constante de la naturalezay ser presentado como un intervalo.

Muestra al mercurio con sieteistopos naturales estables, cuyopeso atmico no es una constante dela naturaleza pero su valor se muestrade manera estndar.

Muestra al arsnico que slo tiene unistopo natural estable por lo tanto supeso atmico ser una constante dela naturaleza.

Mmuestra al americio el cual es unelemento naturalmente radiactivo y no

posee un istopo estable por 1010aos, por lo tanto no tiene un pesoatmico estndar.

Energa o potencial de ionizacinEnerga mnima que se requiere para quitar unelectrn de un tomo en estado gaseoso.Es la cantidad de energa que se necesita paraquitar un mol de electrones de un mol de tomosen estado gaseoso.En esta definicin se especifica el estado gaseosode los tomos, porque en este estado no est

influenciado por los tomos vecinos, por lo tanto noexisten fuerzas intermoleculares.


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Afinidad ElectrnicaCantidad de energa involucrada cuando un electrn

es aceptado por un tomo que se encuentra enestado gaseoso.En la mayora de los casos se trata de energadesprendida, por lo que su cantidad lleva el signonegativo, a excepcin de los elementos del grupo IIAque los constituyen los elementos alcalinos-trreos,que tienen valores positivos de afinidad electrnica.

La afinidad electrnica de un elemento es la energadada cuando un tomo neutral en la fase gas ganaun electrn extra para formar un in cargadonegativamente.

Las afinidades electrnicas son ms difciles de medir

que las energas de ionizacin y son usualmenteconocidas en figuras menos significativas. Lasafinidades electrnicas del principal grupo deelementos son mostrados a continuacin.


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Los metales tienen valores bajos de afinidadelectrnica, en cambio los no metales son loselementos que presentan los ms altos valoresnegativos.Los elementos halgenos tienen valores negativosexcepcionalmente altos, porque al captar un electrndan origen a su ion halogenuro que presenta lamisma configuracin electrnica del tomo de gas

noble que le sigue en nmero de orden en la tablaperidica.


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Electronegatividad

La electronegatividad es la capacidad de un tomo paraatraer hacia s los electrones de un enlace qumico.

Los elementos con electronegatividad alta tienen mstendencia para atraer electrones que los elementos deelectronegatividad baja que, como es de esperar, serelaciona con la afinidad electrnica y la energa deionizacin.


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La electronegatividad aumenta, de izquierda aderecha, a travs de un perodo de la Tabla

Peridica, coincidiendo con el carcter metlico delos elementos.En cada grupo, la electronegatividad disminuye alaumentar el nmero atmico y el carcter metlico.Los elementos ms electronegativos- halgenos,oxgeno, nitrgeno y azufre, se ubican en el ladosuperior derecho y los elementos menoselectronegativos (los alcalinos y alcalinotrreos) seagrupan en el lado inferior izquierdo.

Los tomos de los elementos con grandes diferenciasde electronegatividad tienden a formar enlacesinicos, como los que existen en el NaCl y CaO,porque el tomo del elemento menos electronegativocede sus electrones al tomo del elemento mselectronegativo.Un enlace inico generalmente une a un tomo de unelemento metal con un tomo de un elemento nometlico.


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Los tomos de elementos con electronegatividadsimilares tienden a formar entre ellos enlacescovalentes polares porque el desplazamiento de ladensidad electrnica es pequeo.En la mayora de los enlaces covalentes participantomos de elementos no metlicos.Los metales de transicin no siguen esta tendencia.

Numero de coordinacinCantidad de tomos o iones de signo opuesto que sedisponen a la distancia ms prxima del ion central.Esta disposicin se describe con figuras geomtricas,cuyos vrtices son los centros de los tomos decoordinacin; estas figuras se denominan poliedros decoordinacin.


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El nmero de coordinacin del tomo central (rojo)en cada in poliatmico es igual al nmero detomos azules que lo rodean y corresponde a unaforma geomtrica regular.


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TIPOS DE ENLACE QUMICOSLa unin de tomos, molculas o iones, constituyeel llamado enlace qumico.

1. Enlace inico o electrosttico

Es la atraccin entre iones con signo elctricoopuesto, mediante la transferencia parcial o

completa de los electrones de valencia de un ion aotro, siendo dichas partculas de diferenteelectronegatividad. Ej. NaCl.


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ENLACES

Inico (NaCl)

Covalente (O2)Metlico (Cu, Al, Fe)Hydrgeno (en agua)


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El tomo de electronegatividad baja cede uno ovarios electrones al de electronegatividad alta yde esta forma se constituyen los iones de cadauno de los elementos que quedan unidos entresi debido a las fuerzas de atraccinelectrosttica de Coulomb.

Los compuestos inicos frecuentemente se disuelvenfcilmente en agua, disocindose en iones separados.


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Las esferas inicas son prcticamente tangentesentre s, y este enlace se encuentra entre aniones y

cationes cuyas electronegatividades son muydiferentes (la electronegatividad es, por definicin, lamedida de la tendencia del tomo a ganarelectrones) y ocurre frecuentemente sobre el 80% detodos los minerales, entre ellos, ClNa, ClK, ClAg, etc.

Los compuestos con enlaces inicos secaracterizan porque:La mayora de los compuestos son de naturaleza

inorgnica.Por su baja conductibilidad elctrica y calor en

estado slido.Su alta conductibilidad en estado de fusin y de

solucin.Por su punto de fusin y ebullicin elevada.Por su fcil solubilidad en disolventes polares,

como el agua, para producir solucionesconductoras que contienen iones libres.


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Enlace InicoAlgunos tomos ganan electrones para

convertirse en anionesOtros pierden electrones para convertirse

en cationesIones son atrados por sus cargas opuestasNeutralidad elctrica mantenidaEl ms importante enlace en rocas y

minerales

2. Enlace covalente En la unin covalente llamada tambin enlace

homopolar, los tomos no estn ionizados sinoque comparten electrones -dos por ligadura-que giran en un orbital comn haciendo a esteenlace el ms fuerte de todos los enlacesqumicos.

Esta ligadura es la que une, por ejemplo, a las

molculas diatmicas de los gases (N2, O2, H2). En el hidrgeno, cada tomo aporta un electrnpara formar un par que ocupa un orbital, si biengirando con spinopuesto (antiparalelo).


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Las sustancias formadas por enlace covalente songases, lquidos o slidos caracterizados:

Por presentar bajos puntos de fusin y ebullicindebido a la escasa intensidad de las fuerzasintermoleculares.

Suelen ser adems insolubles en disolventes nopolares y solubles en disolventes polares.

Debido a que no forman iones en disolucin, no sonbuenos conductores de la electricidad.

El enlace covalente es caracterstico de la unin entreelementos no metlicos.

El enlace covalente posee gran energa y esdifcil romper los cristales formados pormolculas unidas internamente por covalencia,son extraordinariamente duros e insolubles comoel diamante, el carburo de silicio y otros.

Otros por lo general unidos por covalencia pero asu vez con cualquier otro tipo de enlace dbil(enlace mixto) son por lo general, blandos y a

menudos solubles debido a la debilidad de sultima ligadura, ejemplos son el rejalgar y grafito.La mayora de los compuestos son de naturaleza

orgnica.


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Tericamente en un enlace covalente los pares deelectrones deberan compartirse de manerarigurosa (al 50%). Sin embargo, esto slo es ciertocuando los elementos que se enlazan sonexactamente iguales o de electronegatividad muyparecida. En caso contrario, el elemento mselectronegativo tira ms del par de enlace,

quedndose con ms del 50% que lecorrespondera. Si ahora efectuamos una divisindel par de enlace, al tomo ms electronegativo lecorrespondera (por ejemplo) el 80 %.

De esta manera, ste tomo coge electronesadquiriendo cierta carga negativa (aunque no llega aser de una unidad lo que se correspondera con unenlace inico), y el menos electronegativo queda concierta carga positiva.Como se puede observar, y dependiendo del nmerode electrones necesario para adquirir la deseadaestabilidad, los tomos se van a combinar en una u

otra proporcin: Ejemplos:


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..Enlace CovalenteElectrones comparten electrones para llenar capas

incompletasEl ms importante enlace en material orgnico (y

organismos)

3. Enlace metlicoEste enlace se da solamente en los tomos deelementos electropositivos y es responsable de lacohesin de los metales y sus aleaciones.La atraccin entre los iones positivos y la nube deelectrones negativamente cargados constituyen elenlace metlico.Los elementos metlicos presentan bajos potenciales de ionizacin, por lo que

pueden ceder electrones con facilidad y, de estaforma dar lugar a la produccin de cationes, y adems poseen orbitales de valencia vacos

que favorecen la movilidad de las cargasnegativas.


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Los orbtales permiten a los electrones pasar deun tomo a otro, dando lugar a lo que se conocecomo nube electrnica de un metal, lo cualexplica la conductibilidad elctrica, trmica ydems propiedades exclusivas de los metales,como el brillo o lustre, ductibilidad, maleabilidad,tenacidad, fragilidad.

Enlace Metlico

A) Los electrones ms externos vagan libremente atravs del metal. El metal consiste de cationes

juntados por un electrnpegamento negativamentecargado.

B) Los electrones libres pueden moverse rpidamente enrespuesta a los campos elctricos, por lo tanto losmetales son buenos conductores de la electricidad.


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C. Los electrones libres pueden transmitir energacintica rpidamente, por lo tanto los metales son

buenos conductores del calor.D. Las capas de tomos en el metal son difciles deseparar ya que los electrones van juntos. Pero lostomos individuales no estn sujetos a ningntomo especfico, de manera que los tomos sedeslizan fcilmente pasando a otro. As los metalesson dctiles .

4. Enlace Van der WaalsEste enlace, conocido por su debilidad comoenlace de campo residual, es encontrado en loscristales de elementos inertes.Los electrones al girar en sus rbitas entran enresonancia con los electrones de un grupomolecular contiguo (correlacin de cargas) y se

establecen dos dipolos contrapuestos.La energa de estos dipolos, que constituyen elenlace de Van der Waals, es cien veces msdbil que un enlace covalente y los otros enlaces.


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Este enlace se encuentra slo en compuestos orgnicos ygases, hallndose pocas veces en los minerales; cuando sehalla en ellos, define una zona de exfoliacin fcil y de pocadureza.Un ejemplo es el grafito, formado por hojas de tomos decarbono unidos por enlaces covalentes, hojas que se unenentre s por fuerzas de Van der Waals, y es responsable de laextrema suavidad y del excelente clivaje basal de estemineral.


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5. Enlace de hidrgenoUn caso particular de polaridad que origina una fuerzade enlace, se produce cuando el hidrgeno entra en

covalencia con el oxgeno o con el azufre y que esatrado por un tercer tomo con fuerza suficiente paraque los tres tomos queden unidos en una mismacadena.

En razn que el hidrgeno slo puede formar unenlace covalente, la atraccin del tercer tomodebe ser esencialmente de carcter inico.Solo los tomos de elevada electronegatividadcomo el flor, el oxgeno, nitrgeno y el cloroforman enlaces de hidrgeno.


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Muchas propiedades de las sustancias se determinanpor la presencia de enlaces de hidrogeno, tales como

la solubilidad, los puntos de fusin y los puntos deebullicin.Afecta la forma y estabilidad de las estructurascristalinas. En el hielo, la presencia de enlaces dehidrgeno deja pequeos huecos en su estructura queexplican su menor densidad, en relacin con la delagua.

El enlace de hidrgeno es geolgicamenteimportante

A. Las molculas de agua son asimtricas. Lasporciones positivamente cargadas de unas sonatradas a las partes negativamente cargadas de lasotras. Toma bastante energa separarlas. As:


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El agua se funde y hierve a inusuales altastemperaturas para dicha molcula ligera.

El agua tiene una alta capacidad de calentarse.Toma bastante energa fundir el hielo y vaporizar elagua.

El agua es el principal reservorio caliente de latierra

B. La distribucin de carga asimtrica en una molcula deagua hace que sea muy efectiva en disolver materialesenlazados inicamente. Sin embargo, no es un efectivosolvente de materiales enlazados covalentemente (aceite yagua no se mezclan).

El agua es muy efectiva en la meteorizacin de rocas yminerales. Es lo ms cercano a un solvente universal.

El agua es muy efectiva transportando iones y nutrientesdisueltos en el cuerpo humano.


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C. Cuando el agua se congela, asume una estructura muyabierta y se expande. La mayora de los materiales se contraencuando se congelan y se hunden en sus fases lquidas.Implicancias:

La expansion de hielo en las rocas es un poderoso agente demeteorizacin.

Este enlace permite, por ejemplo, launin de unidades laminares de caolinitaen que se adosan capas de OH- o capasde oxgeno.


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ESTRUCTURA DE LOS SILICATOSLos silicatos son los minerales en los que el silicio (Si) y eloxgeno (O) son elementos bsicos y fundamentales en sucomposicin y estructura cristalina.

Son muy importantes y forman la mayor parte de las rocas,debido a que:

El silicio es el segundo elemento ms abundante en lacorteza y manto, despus del oxgeno.

El enlace Si-O es considerablemente ms fuerte que entrecualquier otro elemento y el oxgeno.

La unidad fundamental de la estructura cristalina de lossilicatos est formada por un tetraedro regular en cuyosvrtices se sitan los oxgenos y en el centro el silicio.

La coordinacin tetradrica es la ms estable, pues larelacin de radios es 0,278.

El origen de la gran variedad de estructuras existentes enlos silicatos se debe a la capacidad de polimerizacin (elenlace de tetraedros se silicio que comparten oxgenos

apcales.En funcin de los diferentes enlaces de tetraedros se

clasifican los silicatos


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EJEMPLOS DE ESTRUCTURA DE SILICATOS

NESOSILICATOS:

Olivino (forsterita). Su estructura puede describirse desde varios puntos devista. Uno es que considera la estructura proyectada al eje a.

Los tetraedros de Si se disponen paralelos al eje c formando filas, unosapuntando hacia arriba y otros hacia abajo, alternativamente. Pero unostetraedros estn a un nivel (a=0) y otros a otro nivel (a=1/2)


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Dentro de cada nivel, los tetraedros se unen por medio de losoctaedros que contienen a los cationes M y tambin forman filasa lo largo del eje c.

ALUMINOSILICATOS

Granates. Son silicatos cuya frmula general es A3B2(SiO4)3, donde:

A= Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+

B= Al3+, Fe3+, Cr3+


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Los tetraedros de silicio alternan con octaedros BO6, con los quecomparten vrtices.. Los cationes A son grandes, con unacoordinacin 8, y los poliedros de coordinacin que forman soncubos distorsionados.

SOROSILICATOSEpdota. Los sorosilicatos estn formados por grupos

tetradricos dobles, es decir por dos tetraedros SiO4compartiendo un oxgeno, siendo la proporcin Si:O igual a7:2. Forman grupos estructurales discretos de (Si2O7)6-


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CICLOSILICATOS Turmalina: Su estructura est formada por anillos de tetraedros

enlazados con una relacin Si:O= 1:3, que da lugar a unaconfiguracin cclica cerrada Si6 O18

INOSILICATOSDipsido.

El silicio est coordinado tetradricamente al oxgeno. Lostetraedros se unen formando cadenas paralelas al ejecristalogrfico c. Unos tetraedros tienen sus vrticesenfrentados y otros tienen las bases enfrentadas.


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FILOSILICATOSMoscovita.

Su estructura est constituida por apilamientos de las doscapas bsicas, trioctadrica y dioctadrica.

La unidad estructural incluye tres capas: una octadrica entredos tetradricas. Las tres capas estn unidas por ionesalcalinos monovalentes (Na+, K+), mediante enlaces dbiles.

TECTOSILICATOS

Cuarzo.

En la estructura de cuarzo, los tetraedros de siliciocomparten sus vrtices de oxgeno con otros vecinos,dando lugar a una estructura con fuertes enlaces. Elarmazn que forma la estructura es muy compacto,tiene la composicin SiO2 y hay neutralidad decargas.

Cuarzo alfa o de alta temperatura.


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Cuarzo Beta o de alta temperatura

Cuarzo alfa o de baja temperatura

FELDESPATOSLa estructura es monoclnica.El armazn est constituido por anillos de cuatrotetraedros, alternando y ocupados por Si y Al, conuna distribucin ordenada, pero la ocupacinpromedio de cada tetraedro es del 50% de silicio y25 % de aluminio.

En dicha estructura, dos tetraedros tienen losvrtices apuntando hacia arriba y otros dos lostienen apuntando hacia abajo.Estos anillos se unen formando una capa.


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Estructura de la sanidina.

6. Enlaces mixtosLos cristales donde intervienen un tipo nico de ligaduras sedenominan homodsmicos o isodsmicos(halita, diamante) yheterodsmicos o anisodsmicosson los que tienen ms deun tipo de ligadura (carbonatos, sulfatos), donde los cationesC y S se unen en covalencia al oxgeno para formar un grupomolecular (aniones CO32-, SO42-) que se ligan inicamente aotro catin (Ca2+, Na2+, etc.).


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El enlace mixto es aquel en el que intervienela covalencia y la carga electrosttica en

proporciones similares. La unin Si-O con loscationes en los silicatos, es por ejemplo, unenlace mixto (covalente e inico).

2. cristaloquimica

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