5. Estructura interna cristalina de los minerales.

Los átomos que forman los minerales no se encuentan aislados sino que se organizan de forma ordenada en redes cristalinas.
Al estar formados por materia cristalina, los minerales manifestarán las
propiedades de la materia cristalina:
  • Es periódica. Se repite un mismo motivo (átomo, ión, conjunto de átomos, etc) en todo el espacio tridimensional. Las propiedades físicas se mantienen en todas las partes del mineral.
  • Es homogénea. Todos los átomos iguales y equivalentes cristalográficamente tienen a su alrededor entornos iguales.
  • Es anisótropa. Dependiendo de la dirección del espacio que se considere, las distancias entre los átomos o iones equivalentes varían. Por lo tanto, algunas propiedades del mineral también varían. Ej.:conductividad eléctrica del grafito es 10000 veces mayor en las capas perpendiculares al eje vertical.
  • Es simétrica. El orden de las partículas elementales o motivos pueden hacer aparecer distintos elementos de simetría:
    • Vector: traslación.
    • Eje de simetría: rotación.
    • Plano de simetría: reflexión.
    • Centro de simetría: inversión.
















Los minerales con elementos de simetría comunes se agrupan en clases cristalinas, que son 32. A su vez las clases se pueden reagrupar por afinidades en 7 sistemas cristalinos: cúbico o regular, tetragonal, rómbico, monoclínico, triclínico, tetragonal, hexagonal. Cada uno de estos sistemas tiene una celdilla unidad o poliedro fundamental.



















Según la simetría que posea la materia cristalina que forma un mineral, este estará formado por un conjunto de caras, aristas y vértices.A cada disposición de caras, aristas y vértices se le denomina forma cristalina.














































Muchas veces se produce un crecimiento conjunto de dos o más cristales de la misma sustancia. Se forman agregados cristalinos o maclas.






















La estructura de un mineral se conoce al determinar la forma y las dimensiones de la celdilla unidad, la naturaleza de sus unidades elementales, los enlaces que se establecen entre ellas y los elementos de simetría que posee el mineral. Esta estructura está en relación directa con la fórmula química del mineral pero en ocasiones se presentas casos especiales como el isomorfismo y el polimorfismo.

Ejercicio. Busca en qué consiste el isomorfismo y el polimorfismo y pon ejemplos de ambos.

El grafeno
Esta mañana (6-10-2010) se ha anunciado la concesión del Premio Nobel de Física a André Geim y Konstantin Novoselov, profesores de la Universidad de Manchester, por la preparación y estudio de grafeno. La molécula de grafeno es un buen ejemplo de la utilidad de una sustancia química (es decir de la Química) como herramienta de trabajo para estudiar procesos físicos, aparte de su inmenso potencial práctico en electrónica molecular.

Hasta el descubrimiento y caracterización de los fullerenos (de lo que se ha cumplido hace unas semanas el 25 aniversario), el carbono se presentaba en dos formas alotrópicas: el grafito y el diamante. Las dos sustancias tienen la misma composición: carbono puro; pero que tienen propiedades físicas totalmente dispares.

Mientras que el diamante es transparente, aislante eléctrico y muy duro; el grafito es negro, conduce la electricidad y blando, siendo fácilmente exfoliable.

Estas diferencias son debidas a la distinta ordenación de los átomos de carbono en la estructura cristalina. Los átomos de carbono en el diamante están formando estructuras muy compactas, dónde cada átomo de carbono está unido a otros tres átomos con geometría tetraédrica. En esta estructura no hay electrones pi, con mayor movilidad que los sigma, y el diamante no conduce la electricidad. Por otro lado, el grafito está formado por capas de átomos de carbono formando estructuras hexagonales fusionadas con electrones pi con alta movilidad, que son los responsables de la conductividad eléctrica del grafito. Además, la gran cantidad de enlaces conjugados en las capas de carbono es responsable de su color negro. Las capas de grafito están unidas a través interacciones no-covalentes débiles, por dónde el grafito puede ser exfoliado. Si el grafito se muele en un polvo fino, resulta el carbón activo de estructura amorfa que tiene mucha superficie por unidad de masa y es un excelente adsorbente de sustancias químicas, usándose en una de las primeras etapas de la purificación de agua.

Cada una de las capas carbonadas que forman el grafito es una molécula de grafeno. La obtención de una monocapa mejora considerablemente las propiedades del grafito. El grafeno es mejor conductor de la electricidad que el cobre, siendo mucho más ligero. El grafeno es transparente, muy duro, excelente conductor del calor, disipándolo eficazmente. Todas estas propiedades hacen de él un material para aplicaciones en electrónica molecular. Investigaciones futuras se enfocarán a la modificación química del grafeno con el objetivo de mejorar sus propiedades.

http://www.madrimasd.org/blogs/quimicaysociedad/2010/10/06/131896

Ejercicio: completa la siguiente tabla comparando el diamante, el grafito y el grafeno.
Sustancia
Estructura
Origen
Propiedades
Usos

















Laboratorio: La materia cristalina.
Explica quién fue Haüy y su hipótesis. ¿Por qué se habla de su hipótesis y no de su teoría?


No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada