9: Sólidos Iónicos y Covalentes - Energéticos
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- Comprender la base geométrica de las reglas de relación de radio.
- Comprender la base química de los mapas de estructura y por qué son mejores predictores de las estructuras cristalinas que las relaciones de radio.
- Utilice las ecuaciones de Born-Mayer y Kapustinskii para calcular energías reticulares de compuestos conocidos e hipotéticos.
- Construir ciclos de Nacido-Haber usando energías reticulares y calcular cantidades desconocidas en los ciclos.
- Predecir las estabilidades de los estados de oxidación bajo y alto usando energías de celosía.
- Comprender el origen mecánico cuántico de la estabilidad extra de “resonancia” de los metales.
- Predecir tendencias en la solubilidad y estabilidad térmica de compuestos inorgánicos usando energías reticulares.
En el Capítulo 8 aprendimos todo sobre las estructuras cristalinas de los compuestos iónicos. Una buena pregunta para hacer es, ¿qué hace que un compuesto elija una estructura particular? Al abordar esta cuestión, aprenderemos sobre las fuerzas que mantienen unidos los cristales y las energías relativas de diferentes estructuras. Esto a su vez nos ayudará a comprender de una manera más cuantitativa algunos de los conceptos heurísticos que hemos aprendido en capítulos anteriores, como la teoría ácido-base dura y blanda.
- 9.4: Ciclos de Nacido-Haber para NaCl y Halouros de Plata
- Ahora que tenemos una ecuación para la energía reticular de un cristal iónico, podemos preguntarnos qué tan precisa es. Recuerden, hicimos varias aproximaciones para llegar a esta fórmula. Supusimos que la red era completamente iónica, ignoramos la energía atractiva de van der Waals de los iones, y asumimos que no hubo contribución covalente a la unión.
- 9.5: Ecuación de Kapustinskii
- Kapustinskii notó que la diferencia en los radios iónicos entre los radios monovalentes vs. divalentes compensa en gran medida las diferencias en A/n entre las estructuras monovalentes (NaCl, CsCl) y divalentes (rutilo, CaF2). Llegó así a una fórmula de energía reticular usando una constante promedio de Madelung, corregida a radios monovalentes.
- 9.8: Alcaluros y Electricos
- Otra consecuencia interesante de las energías reticulares implica la formación de ciertas sales que contienen aniones Na y e. Estos compuestos se conocen como alcalidos y electridos, respectivamente. La mayoría de estos compuestos han sido descubiertos por el Prof. James Dye de la Universidad Estatal de Michigan.
- 9.9: Energía de Resonancia de Metales
- Los electrones de valencia en el metal Na están en orbitales que están deslocalizados sobre todo el cristal. Sin embargo, en la forma Na+ e- “sal”, los electrones se localizan en sitios aniónicos específicos. Esta localización imparte una energía cinética adicional (a través del efecto “partícula en una caja”) que se suma a la energía total.