qué son los sólidos inorgánicos y cómo se clasifican.

1. AndreaYulianaBonillaRojas
SistemasInorgánicosI
SÓLIDOS INORGÁNICOS
1. ¿Qué se entiende por estado sólido?
Se entiende porestadosólidoa unade lascuatro formasesencialesde lamateria (juntoala
líquida,lagaseosay laplasmática),llamadas estadosde agregación.
Se caracteriza por larigidezde losnexosentre suspartículas,locual le confiere unaresistenciaala
deformaciónyunaestructurafísica muybiendefinida.
Las moléculas de lassustanciassólidas se unenentre síporfuerzasde cohesión que mantienensu
formay volumenestables,le confierenmásomenosdurezayresistencia.
Estas leyes,sinembargo,puedenservencidasatravésde procesosfísicosde cambiode estado
que permitenconvertirunsólidoen líquidooengaseoso,ovolversólidassustanciasnaturalmente
líquidasogaseosas.
2. ¿Cómo se clasifican los sólidos conforme a su enlace químico, estructura, conductividad
eléctrica u otras propiedades?
Existendostiposprincipalesde categoríasde sólidos:cristalinosyamorfos.Los sólidos cristalinos
son bienordenadosenunnivel atómicoy sólidos amorfossondesordenados.Existencuatro
diferentestiposde sólidos cristalinos, sólidos moleculares, sólidos de red, sólidos iónicos
y sólidos metálicos.
Estructura cristalina:
Un sólidocristalinoes unsólidoenel que susátomos,ionesomoléculasse acomodanenuna
estructuraordenada,esdecirocupanposicionesespecíficas.Ejemplo:el hielo,NaCl,C(diamante).
Fundena temperaturasdefinidas,tienensuperficiesplanasylisasbiendefinidas,denominadas
caras, que tienenángulosdefinidosensusaristas.Lascaras estánformadaspor agrupaciones
ordenadasde átomos.
Comoen uncentímetrocúbicohay aproximadamente 1023 átomos(ununo seguidode 23 ceros)
resolver1023 ecuacionesde Schrödingeracopladasesunatareaimposible parael ordenadormás
potente de laTierray se hacenaproximaciones.

2. Dos de las mayoresaproximacionesesque losiones(átomosque hanrecibidooperdidoalgún
electrón) entranfundamentalmentecomounpotencial periódico(aproximaciónestática) ylos
electronesde lacapaexternadel átomonointeraccionanentre si (aproximaciónde electrones
libres).Eneste casolas ecuacionesde Schrödinger estándesacopladasporloque sólohayque
resolverunaecuaciónde Schrödingerysumarlasenergías.Comoresultadose obtiene lateoríade
bandasque permite clasificaralossólidosenmetales,aislantesysemiconductores.
Estructura amorfa:
Un sólidoamorfo(del griegosinforma) esunsólidoenel que susátomos,ionesomoléculasestán
desordenadosyal azar. Ejemplo:manteca,goma,vidrio.No poseencarasbiendefinidas,anoser
que hayansidomoldeadosocortados.No poseenunpuntode fusióndefinido.Se reblandecen
dentrode ciertointervalode temperatura.
Cuandoalgunossólidosse funden,se obtienencristaleslíquidos,unestadode lamateriaque
presentasimultáneamentepropiedadesde líquidosyde sólidocristalino.Loscristaleslíquidosson
sustanciasque fluyencomolíquidosviscosos,perosusmoléculasse ubicanenunarreglo
moderadamente ordenado,comouncristal.Sonejemplosde unamesofase,unestadointermedio
de la materiacon la fluidezde unlíquidoyalgodel ordenmolecularde unsólido.Tienenmucha
aplicaciónenlaindustriade laelectrónicaporque respondenaloscambiosde temperaturayde
campo eléctrico.Lossólidos cristalinosse clasificansegúnel tipode enlace que mantieneunidosa
losátomos,ionesomoléculasen:sólidosmetálicos,sólidosiónicos,sólidosreticulareso
covalentes,ysólidosmoleculares.Losmetalesosólidosmetálicosconsistenencationesque se
mantienenunidosporunmar de electrones.Lossólidosiónicosse formanapartirde las
atraccionesmutuasentre cationesyaniones.Lossólidosreticularesocovalentes,consistenen
átomosunidoscovalentemente consusátomosvecinosentodalaextensióndel sólido.Lossólidos
molecularessonagrupacionesde diferentesmoléculasque se mantienenunidasdebido
únicamente alasfuerzasintermoleculares.
3. ¿Qué características tienen los sólidos iónicos? Ejemplos
Los sólidosiónicospresentanestructurasconbajosnúmerosde coordinación,adiferenciade los
sólidosmetálicos,loque explicasumenordensidad.De hecho,ladistinciónentre unsólidoiónico
y unocovalente puede establecerseenfuncióndel númerode coordinación,al que puede llegarse
de forma experimentalmediante técnicasde difracciónde rayosX.Sinembargo,algunossólidos
covalentescomoel diamante presentantambiénbajosnúmerosde coordinación,porloque es
necesariouncriteriomásespecíficoparaestablecerunsólidocomoiónico.Laclasificaciónde un
sólidocomoiónicose basaen lacomparaciónde suspropiedadesconlasque predice el modelo
iónico.Este esun modelolímite del enlace entre átomosyse basaenconsideraral sólidoformado
por una redde esferascargadas consignosopuestosyque interaccionanentre símediante fuerzas
de tipocoulombianas.Si losparámetrostermodinámicoscalculadosparael sólidoempleandoel
modeloiónicocoincidenconlosdeterminadosexperimentalmente,entoncesel sólidopresenta
naturalezaiónica.Noobstante,hayque indicarque enalgunoscasosparticularesesta
coincidencianuméricanoimplicasiempre laexistenciade unenlace iónico.
Ejemplos:

3. 4. ¿Qué características tienen los sólidos covalentes?
En general formansólidos covalentesloselementosde
electronegatividadLaredcristalinaestáformadaporátomos
unidosentre símediante enlacescovalentes(fuertes),red
tridimensional,noesposible definirentidadesmoleculares
discretas:sonmoléculasgigantes,presentanestructurasabiertas
poco compactas,el enlace covalente esfuertementedireccional,el
númerode enlaceseslimitado.
Ejemplos
C (diamante),Si yGe (conestructurastipodiamante)
SiC(carburo de siliciooCarborundo)
BN (formacúbicadel nitrurode boro)
Las propiedadesgeneralesde lossólidoscovalentessongran
dureza,típicamente aislanteseléctricosymuypocosolubles(en
cualquierdisolvente).
5. ¿Qué características tienen los sólidos metálicos?
Sus unidadesestructuralessonelectronesycationes,que puedentenercargasde +1, +2 o +3. Los
cristalesmetálicosestánformadosporun conjuntoordenadode ionespositivos,porejemplo,
Na+, Mg2+, Cu2+. Estos ionesestánancladosensuposición,comoboyasenun "mar"móvil de
electrones.Estoselectronesnoestánsujetosaningúnionpositivoconcreto,sinoque pueden
deambularatravésdel cristal.Esta estructuraexplicamuchasde las propiedades característicasde
losmetales:
1. Conductividadeléctricaelevada. Lapresenciade ungrannúmerode electronesmóvilesexplica
por qué losmetalestienenconductividadeseléctricasvarioscientosde vecesmayoresque losno
metales.Laplataes el mejorconductoreléctrico,peroesdemasiadocaropara usonormal.El
cobre,con una conductividadcercanaa la de la plata,es el metal utilizadohabitualmente para
cableseléctricos.
2. Buenosconductoresdel calor. El calor se transportaa travésde losmetalesporlascolisiones

4. entre electrones,que se producenconmuchafrecuencia.
3. Ductilidadymaleabilidad. Lamayoríade losmetalessondúctiles(capacesde serestiradospara
obtenercables) ymaleables(capacesde sertrabajadosconmartillosenláminasdelgadas).Enun
metal,loselectronesactúancomoun pegamentoflexible que mantienelosnúcleosatómicos
juntos,loscualespuedendesplazarse unossobre otros.Comoconsecuenciade ello,loscristales
metálicosse puedendeformarsinromperse.
Propiedadesde los sólidosmetálicos
Las propiedadesde losmetalessuelensermuyvariadasde unmetal a otro.Veamoslasmás
características:
Los metalessontodossólidosatemperaturaambiente,salvoel Hg,que eslíquido.Sinembargo,
lospuntosde fusiónyebulliciónvaríanmucho:son bajosenlosalcalinosyvan aumentandohasta
losmetalescentralesde las seriesde transición,para,posteriormente,disminuirde nuevo.No
obstante,porlogeneral,sonmásaltosque enloselementosnometálicos.
Generalmente,losmetalestienendensidades
mayoresque loselementosnometálicos,debidoa
su estructuracompacta,con alto númerode
coordinación.Peroladensidadvaríamuchode unos
metalesaotros,y son losalcalinoslosque menor
densidadtienen;porel contrario,loselementos
centralesde lasseriesde transiciónsonlosde
densidadesmásaltas.Estoestá de acuerdocon la
variacióndel volumenatómico,yaque éste esmuy
pequeñoparalosátomoscon electronesd.
En cuanto a la dureza,suvariaciónesla mismaque la observadaparala densidad.Losmetales
alcalinossonmuyblandos,mientrasque el V,Nb,W,etc.,poseenunadurezamuyelevada. Los
metalessondúctiles,esdecir,se puedenestirarenhilos;ysonmaleables,estoes,pueden
obtenerse de ellosláminasmuydelgadas.Losionesde laredpuedensufrirdesplazamientossin
que se enfrentenlascargasde igual signo,comoya se ha explicadoanteriormente.
Tienenaltopoderde reflexión,aloque debensubrillometálico.Lamayoría de losmetalesson
blancosplateados,debidoaque reflejantodaslaslongitudesde ondade laluzque lesllega.Pero
hay dosexcepciones:el Au,que esamarillo,yel Cu,que esrojo;estoscolorescorrespondenalas
longitudesde ondareflejadasencadacaso, mientrasque el metal absorbe lascomplementarias.
Son buenosconductoresde laelectricidadydel calor,porestarlos electroneslibresenlasbandas
de energía. Puedenemitirelectronesporexcitaciónluminosaoporexcitacióntérmica.A estosdos
fenómenosde granimportanciatécnicase losdenomina,respectivamente:efectofotoeléctricoy
efectotermoiónico.

5. 6. ¿Qué características tienen los sólidos atómicos?
En lossólidosatómicos nose unenmoléculas,sinoque enel cristal existenátomosunidos
entre sí por enlace covalente formandounaredtridimensional.
El diamante sólocontieneátomosde carbono,yes,por tanto,un sólidoatómico.Esuna de
lasformas enlasque se presentaenlanaturalezael elementocarbono.
El átomode carbonotiene cuatroelectronesensuúltimacapa,por loque le faltanotros
cuatro para completarlacapa. Puede hacerlocompartiendoelectronesconotroscuatro
átomosde carbono.Sinembargo,cada unode loscuatro átomosde carbono que rodeanal
primerosólohacompartidoun electrónconese primerátomode carbono,por loque le
quedanotrostres,que compartirácon otros tres átomos de carbono.De estamanerase
formauna red gigantescade átomosde carbono.El resultadoesunamoléculamuygrande,
una macromolécula.
En el diamante losátomosde carbono se sitúanenuna redtridimensional muyresistente en
todasdirecciones.De hecho,el diamante esunode losmaterialesmásdurosque se conocen,
y tiene unelevadísimopuntode fusión.
Otra de las formasenlas que se presentael carbonoenla naturalezaesel grafito.Esuna
sustancianegra,brillante yuntuosaal tacto que se presentaenescamaso láminas
débilmente adheridasentresíy que resbalanunassobre otras.Cada átomode carbono
formatres enlacesmuyfuertesconotrosátomosde su mismacapa, y el cuarto enlace,que
esmuy débil,loformaconun carbonode lacapa adyacente. Conduce, lacorrienteeléctrica,
por loque se empleaenlafabricaciónde electrodos.Tambiénse usaenlafabricaciónde
minasde lápices,ycuandosacamos puntaa unlápizno hacemosotra cosa que separarlas
capas de grafitounidasdébilmente entre sí.
La minade un lápiznegroesuna mezclade grafitoyarcilla,y su durezadepende de la
proporciónycalidadde la arcilla.

6. Referenciasbibliográficas:
Whitten,K.W.,Gailey,K.D., Davis,R.E., de Sandoval,M.T. A. O.,& Muradás, R. M. G.
(1992). Químicageneral.McGraw-Hill.
HENRIQUEZ, I.O. M. C. (2015). TEXTO: MATERIALES DE INGENIERÍA.ESTRUCTURA DE SÓLIDOS
CRISTALINOS.METALES (Doctoral dissertation,UNIVERSIDADNACIONALDEL CALLAO).
Kittel,C.(2012). Introducciónala física del estadosólido.Reverté.
Fuente:https://wp.icmm.csic.es/superconductividad/fisica-cuantica-y-transiciones/fisica-
cuantica/solidos-cristalinos/
Fuente:https://www.caracteristicas.co/estado-solido/#ixzz6bQEMDjJD
Fuente:http://elenlancequimico.blogspot.com/2013/07/solidos-metalicos.html