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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$%a ------------------------------------------------2
FISICOQUÍMICA Página 1
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
1. INTRODUCCION
El &resente in$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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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
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@
FISICOQUÍMICA Página 3
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
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
"@ 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
FISICOQUÍMICA Página 5
¿r °=sumade radiosionicos
r °=1.69+1.81
°= −10
Uo=−633.434 kJ /mol
n=9+12
2
n=10.5
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−¿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)
METODO BORN –LANDE
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
−
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
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$i#uración electrónica
+¿Zn
¿n=9
Zinc ¿
−¿S¿
¿ Asufre¿
Uo=1.64132 x 6.022 X 10
23mol
−1 x (+2 ) x (−2 ) x (1.6021 X 10−19C )2
1.11265 X 10−10
C 2
J −1
m−1
x 2.67 x10−10
m x (1−
1
8)
CLORURO DE CESIO (CsCl)
METODO BORN-ARBER
D*)B(:
FISICOQUÍMICA Página !
Uo=−2992.604 kJ /mol
n=9+72
n=8
Uo=−2988.901 kJ /mol
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∆ H S=76.5 KJ /mol
∆ H D=120.9 KJ /mol
E ! =671 KJ /mol
A E=−348.5 KJ /mol
∆ H f =−114 KJ /mol
U °=∆ H f −∆ H S−∆ H D− E ! − A E
U °=−114 KJ /mol−76.5 KJ /mol−120.9 KJ /mol−671 KJ /mol+348.5 KJ /mol
WURTZITA(ZnS)
FISICOQUÍMICA Página "
U °=−633.9 KJ /mol
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
METODO BORN-ARBER
D*)B(:
∆ H S=130 KJ /mol
∆ H D=425 KJ /mol
E ! =906 KJ /mol
A E=−200 KJ /mol
∆ H f =−1728 KJ /mol
U °=∆ H f −∆ H S−∆ H D− E ! − A E
U °=−1728 KJ /mol−130 KJ /mol−425 KJ /mol−906 KJ /mol+200 KJ /mol
FISICOQUÍMICA Página #
U °=−2989 KJ /mol
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O!IDO DE CALCIO ( Ca" )
METODO BORN –LANDE
1"#$ %'$
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$a de un elec&ron)
4 π ε 0=1.11265 x10−10
C 2
J −1
m−1
2+¿ ' "−2
%a suma de los radiosionicos de Ca¿
r0=2.46 x 10−10
m ¿
n=7+9=16/2=8 ( (romediode los #alores )ara Ca ' ")
1−
1
n
+¿ Z
−¿e2
4 π ε0
r0
¿
AN Z ¿
U 0=¿
@
FISICOQUÍMICA Página 1$
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*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=¿
FISICOQUÍMICA Página 11
U 0=−3454.90 KJ mol−1
1
n %
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BLENDA ( ZnS )
METODO BORN –LANDE
1"#$ %'$
D$&s:
A=1,63805
N =6.022 x1023 mol−1 ( Numero de A#o$adro )
2+¿ %a car$adel ionCa
¿
+¿=+2¿Z
¿
−¿=−2( %a car$a del ion S−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+¿ ' 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)
FISICOQUÍMICA Página 12
U 0=−3417.038 KJ mol−1
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1−1
n
+¿ Z
−¿e2
4 π ε0
r0
¿
AN Z ¿
U 0=¿
@
*eem)la+andolos #alores :
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
FISICOQUÍMICA Página 13
U 0=−2988.901 KJ mol−1
1
n %
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
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
FISICOQUÍMICA Página 14
U 0=−2986.64 KJ mol−1
U °=−2989 KJ /mol
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*LORURO DE CALCIO ( Ca - 2 )
METODO BORN –LANDE
D$&s:
A=2.51939
N =6.022 x1023 mol−1 ( Numerode A#o$adro )
2+¿ %a car$adel ionCa
¿
+¿=+2¿Z
¿
FISICOQUÍMICA Página 15
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−¿ %a car$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=¿
@
*eem)la+andolos #alores :
1.6021 x 10−19
C ¿¿¿2
2.51939 x 6.022 x 1023 mol−1 x (+2)(−1)¿U
0=¿
FISICOQUÍMICA Página 1
U 0=−2606.317 KJ mol−1
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-2 $ %'$
*eem)la+andolos #alores :
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$&s:
∆ H ° f (Ca - 2 )=−1214.6 K. /mol
E¿=193 K./mol
E! 1=540 K. /mol
E! 2=1150 K./mol
FISICOQUÍMICA Página 1!
1
n %
U 0=−2558.527
KJ mol
−1
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Edis=158 K./mol
AE=−333 K. /mol
∆ H ° f (Ca - 2 )= E ¿+ E! 1+ E! 2+ Edis+ AE+U 0
U 0=∆ H ° f − E¿− E! 1− E! 2− Edis−2 AE
U 0=−1214.6 K. /mol−193 K. /mol−540 K. /mol−1150 K. /mol−158 K./mol−2(−333 K./mol)
O!IDO DE TITANIO (/i "2)
METODO BORN –LANDE
1"# %'$
D$&s:
FISICOQUÍMICA Página 1"
U 0=−2589.6
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A=2.3850
N =6.022 x1023 mol−1 ( Numerode A#o$adro )
4+¿ %a car$adel ion/i¿
+¿=+4 ¿Z
¿
−¿=−2( %a car$a del ion"−2)Z
¿
e=1.6021 x 10−19C ( %a car$a de un elec&ron)
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=¿
@
*eem)la+andolos #alores :
FISICOQUÍMICA Página 1#
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
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 %
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
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
FISICOQUÍMICA Página 21
U 0=−3547.35 K./mol
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FISICOQUÍMICA Página 22
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BROMURO DE SODIO(N$B#)
METODO BORN –LANDE
1"# %'$
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 $ %'$
FISICOQUÍMICA Página 23
U 0=−718.8190678 KJ mol−1
1
n %
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
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
FISICOQUÍMICA Página 24
U 0=−724.143 KJ mol−1
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
∆ 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)
METODO BORN –LANDE
1"# %'$
D$&s
* 1.7GG
FISICOQUÍMICA Página 25
U
0 = - 799.9
kJ
mol
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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR
, 6.>221>23 mol−1
= F1 ?N@
= -1 ?I@
e 1.6>211>-1G C (la car$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 $ %'$
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U 0=−631.602 KJ mol−1
1
n %
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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
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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
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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-
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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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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
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