Sólidos cristalinos: estrutura, propriedades, tipos, exemplos

Sólidos cristalinos: estrutura, propriedades, tipos, exemplos

Os sólidos cristalinos são aqueles cujas estruturas microscópicas são ordenadas e obedecem a um padrão distinto para uma rede particular; por exemplo: cúbico, hexagonal, triclínico, romboédrico, entre outros.

Diz-se que esses sólidos existem como cristais, que exibem facetas e desenhos geométricos que refletem como eles são organizados por dentro. Outros exemplos de sólidos cristalinos são diamante, quartzo, antraceno, gelo seco, cloreto de potássio ou óxido de magnésio.

Um par altamente conhecido de sólidos cristalinos é o de açúcar e sal (NaCl). À primeira vista, ambos têm cristais brancos; mas suas propriedades diferem bastante. O açúcar é um sólido cristalino molecular, enquanto o sal é um sólido cristalino iônico. O primeiro é composto por moléculas de sacarose; e o segundo, dos íons Na + e Cl .

A imagem acima mostra como os cristais de açúcar podem ser brilhantes. Os cristais de sal, no entanto, não estão muito atrás. Embora o açúcar e o sal pareçam irmãos, suas estruturas são diferentes: o açúcar, que é a sacarose, possui uma estrutura monoclínica; enquanto sal, uma estrutura cúbica.

Açúcar em pó e sal (glacê) permanecem cristalinos; seus cristais tornaram-se muito menores para nossos olhos. A cristalinidade de um sólido, portanto, é definida mais por sua estrutura interna do que por sua aparência ou brilho externos.

Estrutura de sólidos cristalinos

Os sólidos cristalinos têm estruturas ordenadas. Suas características geométricas dependerão do tipo de estrutura cristalina a que pertencem, que por sua vez se projeta externamente nas formas cristalinas (sistema cristalino). A imagem acima ilustra dois conceitos importantes de tais estruturas: periodicidade e grãos cristalinos.

O arranjo espacial das partículas de um sólido cristalino é periódico; isto é, repete-se repetidamente em todas as direções. Isso origina seu próprio padrão estrutural para cada rede sólida e cristalina; por exemplo, é aqui que o sal e o açúcar começam a se diferenciar além de sua natureza química.

Relacionado:  Anidridos: propriedades, como se formam e aplicações

Em A, os losangos estão dispostos para dar origem a um losango de maiores proporções. Cada diamante roxo representa uma partícula ou um conjunto deles (átomos, íons ou moléculas). Assim, pode-se esperar que um cristal macroscópico de A tenha uma aparência romboédrica.

Enquanto que, em B, os diamantes são arranjados de maneira a originar grãos cristalinos; estes são cristais muito pequenos (cristalitos). Diz-se que B é um sólido policristalino; isto é, é formado pela aglomeração de múltiplos cristalitos.

Em conclusão, um sólido pode ser simplesmente cristalino (A) ou policristalino (B); A forma cristais, enquanto B policristais.

Propriedades

As propriedades dos sólidos cristalinos dependem do seu tipo de cristal. Já se sabe que suas estruturas são ordenadas e que elas também costumam ter características brilhantes pelas quais os amantes de minerais se apaixonam. No entanto, foi mencionado que um sólido em pó, incluindo “extinto”, também pode ser classificado como cristalino.

A maneira como suas partículas são orientadas espacialmente permite que elas tenham algumas propriedades importantes para sua caracterização. Por exemplo, sólidos cristalinos são capazes de difratar raios-X, criando espectros de difração a partir dos quais a estrutura microscópica de um cristal pode ser determinada.

Além disso, como a estrutura é periódica, o calor difunde da mesma maneira em todo o sólido; desde que não haja impurezas envolvidas. Assim, os pontos de fusão de um sólido cristalino são constantes e não variam, independentemente de como sejam medidos.

Tipos de sólidos cristalinos

Os tipos de sólidos cristalinos são baseados em que tipo de partículas o compõem e quais são suas interações ou ligações. Existem essencialmente quatro tipos: redes iônicas, metálicas, moleculares e covalentes.

Relacionado:  Ácido hipúrico: estrutura, propriedades, biossíntese, usos

Mesmo quando apresentam um certo grau de impurezas, continuam cristalinos, apesar de suas propriedades serem afetadas e não mostrarem os mesmos valores esperados para um sólido puro.

Ionic

O sal é um exemplo de um sólido cristalino iônico, pois é composto de íons Na + e Cl . Portanto, neste tipo de sólidos, a ligação iônica governa : são as forças eletrostáticas que governam a ordem estrutural.

Metálico

Todos os átomos de metal formam cristais de metal. Isso significa que, por exemplo, um garfo de prata é um conglomerado de cristais de prata fundidos. A estrutura interna ou microscópica é a mesma em cada extensão do objeto e permanece inalterada desde o manípulo do garfo até a ponta dos dentes.

Molecular

O açúcar é um exemplo de um sólido molecular cristalino, pois é feito de moléculas de sacarose. Portanto, esse tipo de sólido é formado por moléculas que, por meio de suas interações intermoleculares (e não por ligações covalentes), conseguem estabelecer uma estrutura ordenada.

Redes covalentes

Finalmente, temos os sólidos cristalinos de redes covalentes. As ligações covalentes predominam nelas, pois são responsáveis ​​por estabelecer uma ordem e manter os átomos firmemente fixados em suas respectivas posições espaciais. Não se fala de íons, átomos ou moléculas, mas de redes tridimensionais.

Exemplos

A seguir, e finalmente, alguns exemplos serão citados para cada um dos tipos de sólidos cristalinos.

Ionic

Todos os sais são sólidos iônicos. Da mesma forma, existem sulfetos, hidróxidos, óxidos, halogenetos e outros compostos que também são formados por íons ou suas interações são essencialmente iônicas. Portanto, temos:

-KCl

-CASE 4

-Ba (OH) 2

CURSO 4

-FeCl 3

-Na 2 S

-MgO

Relacionado:  Padronização de soluções: o que é e exercícios

-CaF 2

-NaHCO 3

– (NH 4 ) 2 CrO 4

Além desses exemplos, a grande maioria dos minerais são considerados sólidos cristalinos iônicos.

Metálico

Qualquer elemento metálico ocorre naturalmente como cristais metálicos. Alguns deles são:

-Cobre

-Ferro

-Alumínio

-Cromada

Hidrogênio metálico (sob pressões inimagináveis)

-Tungstênio

-Zircônio

-Titânio

-Magnésio

-Sódio

Molecular

Existe uma grande variedade de sólidos cristalinos moleculares. Praticamente qualquer composto orgânico que solidifica consegue estabelecer cristais se sua pureza for alta ou se sua estrutura não for muito complexa. Então nós temos:

-Ice (H 2 O)

-Gelo seco (CO 2 )

-I 2

-P 4

-S 8 (e seus polimorfos)

-Antraceno

-Oxigênio sólido

-Amônia sólida

-Fenolftaleína

-Ácido benzóico

Redes covalentes

E, finalmente, entre alguns sólidos de rede covalentes cristalinos, temos:

-Diamante

-Grafite

-Nanotubos de carbono

-Fullereno

-Quartzo

-Silício

-Germânio

-Nitreto de boro

A partir desta lista, nanotubos de carbono e fulerenos também podem ser considerados sólidos cristalinos moleculares. Isso ocorre porque, embora eles consistam em átomos de carbono ligados covalentemente, eles definem unidades que podem ser visualizadas como macromoléculas (bolas de futebol e tubos).

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chemistry . (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
  2. Shiver & Atkins. (2008). Química inorgânica . (Quarta edição). Mc Graw Hill.
  3. Wikipedia. (2020). Cristal. Recuperado de: en.wikipedia.org
  4. Química LibreTexts. (16 de junho de 2019). Sólidos Cristalinos e Amorfos. Recuperado de: chem.libretexts.org
  5. Rachel Bernstein e Anthony Carpi. (2020). Propriedades de sólidos. Recuperado de: visionlearning.com
Categorias Química

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies