3 QUIMICA Schaum

SÓLIDOS Y LÍQUIDOS
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INTRODUCCIÓN
Los sólidos son sustancias que suelen tener una forma definida, que indica una estructura extremadamente bien organizada
y regular: la estructura cristalina. Esta estructura se estudia mediante diversos métodos, como los rayos X. Con
tales estudios se hacen cálculos relacionados con la estabilidad de la estructura cuando está sometida a alguna tensión,
los cambios que suceden al agregar otras sustancias y la determinación de las características de otras sustancias cristalinas.
CRISTALES
El agrupamiento de las partículas más sencillas para formar un conjunto cristalino se llama red. Toda red es un apilamiento
tridimensional de bloques estructurales idénticos llamados celdas unitarias. Las propiedades de un cristal,
incluyendo su simetría general, se pueden comprender en función de la celda unitaria. Cada celda unitaria diferente
(hay 14) puede llenar el espacio al colocarse al lado de una unidad idéntica, con otras arriba y abajo y en las demás
posiciones adyacentes (como apilar cajas en un almacén). La figura 10-1 muestra esquemas de tres celdas unitarias;
son las únicas celdas unitarias que se describirán con detalle en este libro.
Las celdas unitarias de la figura 10-1 son las únicas que tienen simetría cúbica. Los puntos de la red (los vértices
de los cubos y los centros de las aristas o caras) representan los centros de los átomos o iones que ocupan la red. Los
átomos o iones, por sí mismos, no son puntos, se muestran como círculos; sin embargo, son objetos tridimensionales
que suelen estar en contacto entre sí. Las representaciones de esos objetos en la figura 10-1 no están a escala, a propósito;
aparecen contraídas por simplificación. La longitud de la arista del cubo se representa por a. Es posible imaginar
un cristal con cualquiera de estas tres redes como un conjunto tridimensional de celdas unitarias cúbicas, empacados
cara con cara para que quede totalmente lleno el espacio que ocupa el cristal.
Las clases de cristales que son menos simétricas que los cristales cúbicos tienen celdas unitarias que se pueden
imaginar como cubos más o menos distorsionados, cuyas caras opuestas son paralelas entre sí. En general, esas formas
se llaman paralelepípedos. Los cristales con simetría hexagonal, como la nieve o el hielo, tienen celdas unitarias en
forma de prismas, con un eje vertical perpendicular a una base en forma de rombo y aristas iguales orientadas a 60 y
a 120° entre sí. En la figura 10-2 se muestra una celda unitaria hexagonal típica. Las letras identifican la longitud de
cada una de las aristas. Aunque no se ve como un prisma hexagonal, con tres celdas unitarias adyacentes unidas, se
obtendrá esa estructura.
Si se toma en cuenta que un cristal está formado por muchas celdas unitarias, y suponiendo que no hay contaminación,
se puede calcular su densidad a partir de las propiedades de la celda unitaria. Es necesario repartir la masa del
cristal entre las diversas celdas unitarias y entonces dividir la masa que corresponde a una celda unitaria entre el volu-
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