3 QUIMICA Schaum

176 CAPÍTULO 10 SÓLIDOS Y LÍQUIDOS
c) Un hueco octaédrico en el centro de una celda unitaria tiene seis iones óxido vecinos cercanos y está ocupado por un
ion titanio. Los demás huecos octaédricos se encuentran en los centros de las aristas de la celda unitaria y tienen seis
vecinos cercanos cada uno, como en el caso de cualquier hueco octaédrico. Sin embargo, dos de los seis vecinos son
iones bario (en los vértices de las celdas unitarias, en el extremo de una arista determinada) y cuatro son iones óxido.
La proximidad de dos cationes, Ba 2+ y Ti 4+ , sería electrostáticamente desfavorable.
FUERZAS EN LOS CRISTALES
10.7. El punto de fusión del cuarzo, una forma cristalina de SiO 2 , es 1 610°C y el punto de sublimación del CO 2 es
−79°C. ¿Qué tan parecidas pueden ser las estructuras cristalinas de estas dos sustancias?
La gran diferencia entre los puntos de fusión parece indicar una diferencia en la estructura cristalina. Las fuerzas
intermoleculares en el CO 2 sólido deben ser muy débiles para ser superadas por una sublimación a baja temperatura. En
realidad, el CO 2 es una red molecular unida sólo por las débiles fuerzas de van der Waals entre las moléculas discretas de
CO 2 . La del SiO 2 es una red covalente con una red tridimensional de enlaces; cada átomo de silicio está unido en forma
tetraédrica a cuatro átomos de oxígeno y cada oxígeno está unido a dos átomos de silicio.
10.8. En la estructura hexagonal del hielo (la figura 10-6 muestra la posición de los átomos de oxígeno), cada átomo
de oxígeno está coordinado en forma tetraédrica con otros cuatro oxígenos. Hay un hidrógeno intermedio entre
los átomos de oxígeno vecinos. El valor de ∆H de sublimación del hielo a 0°C es 51.0 kJ/mol de H 2 O. Se ha
calculado, comparando con otros sólidos que no presentan puentes de hidrógeno y que tienen fuerzas intermoleculares
de van der Waals parecidas a las del hielo, que el valor de ∆H de sublimación sólo sería de 15.5 kJ/mol
si no hubiera puentes de hidrógeno. Calcule la fuerza del puente de hidrógeno con estos datos.
Figura 10-6
Este exceso en el valor de ∆H de sublimación, respecto al de un sólido sin puentes de hidrógeno, se puede atribuir
a los puentes de hidrógeno.
H exceso = 51.0 − 15.5 = 35.5 kJ/ mol
Cada molécula de H 2 O tiene puentes de hidrógeno hacia otras cuatro moléculas de agua, a través de enlaces O—H—O (se
indican en la figura 10-6 sólo para las dos moléculas interiores). Cada uno de esos enlaces por puente de hidrógeno está
compartido por dos moléculas de agua (a las que pertenecen los dos átomos de oxígeno). Por lo tanto, en promedio, a cada
molécula de agua se le pueden asignar cuatro mitades o dos enlaces completos de hidrógeno.
H puente de hidrógeno =
35.5 kJ/mol H 2 O
2 moles de puentes de hidrógeno/mol H 2 O
= 17.8 kJ/mol puentes de hidrógeno