8.1: Preludio a Sólidos Iónicos y Covalentes - Estructuras

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Como señalamos en nuestra discusión sobre las estructuras metálicas y aleadas en el Capítulo 6, existe una íntima conexión entre las estructuras y las propiedades físicas de los materiales. A medida que nos “graduamos” de estructuras metálicas simples basadas en empaques de esferas a estructuras más complejas, encontramos que esto sigue siendo cierto. En este capítulo intentaremos sistematizar las estructuras de los sólidos inorgánicos -óxidos metálicos, haluros, sulfuros y compuestos relacionados- y desarrollar algunas reglas para qué estructuras esperar basadas en diferencias de electronegatividad, reglas ácido-base duras y otras tendencias periódicas. Veremos que muchas de estas estructuras están relacionadas con los empaques de esfera que aprendimos en el Capítulo 6.

La morfología de los cristales hermanados de pirita de hierro (FeS ₂) está relacionada con la simetría cúbica subyacente de la celda unitaria. Al igual que el NaCl, la estructura cristalina de pirita puede ser pensada como una matriz cúbica centrada en la cara de aniones (S ₂ ^2-) con cationes (Fe ²⁺) ocupando todos los agujeros octaédricos.

Los sólidos inorgánicos a menudo tienen estructuras cristalinas simples, y algunas de estas estructuras son adoptadas por grandes familias de compuestos iónicos o covalentes. Ejemplos de las estructuras más comunes incluyen NaCl, CsCl, NiAs, zincblende, wurtzita, fluorita, perovskita, rutilo y espinela. Desarrollaremos estas estructuras sistemáticamente a partir de las celosías empaquetadas y no empaquetadas que se muestran a continuación. Algunas estructuras en capas, como CDCl ₂ y CdI ₂, pueden pensarse como parientes de redes iónicas simples con algunos átomos “faltantes”.