Clasificación y Propiedades Fundamentales de los Sólidos Químicos

Introducción a los Sólidos Cristalinos

Los cristales son sólidos cuyas partículas se ordenan con un patrón que se repite en tres direcciones del espacio. Ejemplos notables de esta estructura son el diamante y el grafito, que son dos formas distintas en las que se presenta el carbono.

Sólidos Metálicos

Los metales poseen características distintivas que los hacen valiosos en diversas aplicaciones:

• Son dúctiles (pueden estirarse en hilos) y maleables (pueden deformarse en láminas).
• Los sólidos metálicos pueden variar su forma porque los átomos pueden desplazarse unos sobre otros sin romper su estructura.
• Son excelentes conductores de la corriente eléctrica y del calor, debido a que los electrones pueden moverse con facilidad a través de sus redes cristalinas.
• La mayoría de los metales son muy duros.
• Los átomos en los metales están unidos de forma compacta, lo que permite que una capa de átomos se mueva sobre otra sin desestabilizar la estructura general.

Sólidos No Metálicos

Compuestos Moleculares No Metálicos

Los átomos de distintos elementos no metálicos se suelen unir para formar compuestos en forma de moléculas. Estos compuestos presentan las siguientes propiedades:

• Tienen bajos puntos de fusión y ebullición.
• Generalmente no conducen la electricidad.
• Un ejemplo común es la molécula de agua, que es un dipolo eléctrico debido a su geometría y la polaridad de sus enlaces.

Sólidos No Metálicos de Red Covalente

Solo unos pocos compuestos no metálicos tienen una estructura formada por una red tridimensional infinita (sólidos de red covalente). Estos sólidos se caracterizan por:

• Ser muy duros.
• No disolverse en agua.
• Conducir la corriente eléctrica (aunque no todos, el grafito es un ejemplo).
• Tener puntos de fusión y ebullición elevados.

Enlaces Iónicos y Cristales Iónicos

Los metales se unen a los no metales mediante la formación de iones. Los iones con cargas opuestas se atraen fuertemente y se agrupan en grandes agregados, formando lo que se conoce como cristales iónicos.

Formación de Iones: Ejemplo Sodio y Cloro

• Ion Sodio (Na⁺): El átomo de sodio (Na) tiene 1 electrón en su capa externa. Si lo pierde, se convierte en un ion sodio (Na⁺), que posee 11 protones y 10 electrones.
• Ion Cloro (Cl^-): El átomo de cloro (Cl) tiene 7 electrones en su capa externa. Si gana 1 electrón, se convierte en un ion cloro (Cl^-), con 17 protones y 18 electrones.

Cuando un átomo de sodio y un átomo de cloro se juntan, el sodio cede un electrón al cloro. Ambos átomos adquieren cargas opuestas (Na⁺ y Cl^-) y se atraen fuertemente por la fuerza de atracción electrostática.

Estructura de los Cristales Iónicos

En un cristal iónico, cada ion se rodea al máximo de iones de carga opuesta, formando una estructura reticular ordenada y repetitiva.

Propiedades de los Cristales Iónicos

Los cristales iónicos presentan las siguientes propiedades:

• Altos puntos de fusión y ebullición: La fuerza de atracción entre los iones en la red es muy fuerte, lo que requiere una gran cantidad de energía para romperla y permitir que los iones se muevan libremente. Por ello, se mantienen en su posición a temperaturas muy altas.
• No conducen la electricidad en estado sólido: En estado sólido, los iones están fijos en la red cristalina y no hay cargas libres que puedan moverse y transportar la corriente eléctrica.
• Conducen la electricidad cuando están fundidos: Al fundirse, los iones se liberan de la red y pueden moverse con facilidad, permitiendo el transporte de la corriente eléctrica.
• Se disuelven bien en agua: Las moléculas de agua, al ser polares, interactúan con el cristal iónico, separan los iones y los rodean (proceso de solvatación), impidiendo que se atraigan entre sí y facilitando su disolución.
• Las disoluciones acuosas conducen la electricidad: Al disolverse en agua, los iones se encuentran libres en la disolución y pueden transportar la corriente eléctrica eficazmente.