Red cristalina (NaCl): Definición y estructura

¿Qué es una celosía de cristal?

¿Sabes qué tienen en común la sal de mesa común (NaCl) y un diamante hermoso y brillante? Sé lo que estás pensando: ¿cómo demonios podría la sal de tus patatas fritas tener algo en común con los diamantes caros que se encuentran en las joyas? Bueno, según su estructura, ambos son objetos sólidos que contienen pequeños cristales entrelazados.

En química, los cristales son un tipo de material sólido compuesto por átomos o grupos de átomos que están dispuestos en un patrón tridimensional muy ordenado. En un cristal, los grupos de átomos son repetitivos a intervalos uniformemente espaciados, todos manteniendo su orientación entre sí. En otras palabras, la forma geométrica de un cristal es muy simétrica. Cuando vea la palabra ‘simétrico’, piense en la proporción perfecta y el equilibrio de estos átomos en un cristal. Ahora que sabemos qué es un cristal, y eso se puede encontrar dentro de nuestra sal de mesa y un diamante brillante, veamos las celosías de cristal.

Una red cristalina es la disposición de estos átomos, o grupos de átomos, en un cristal. Estos átomos o grupos de átomos se denominan comúnmente puntos dentro de un sitio de red cristalina. Por lo tanto, piense en un sitio de red cristalina que contiene una serie de puntos dispuestos en un patrón específico con alta simetría. Tenga en cuenta que estos puntos no le indican la posición de un átomo en un cristal. Son simplemente puntos “en el espacio” orientados de tal manera que construyen una estructura de celosía.

Estructura de celosía de cristal

Al observar la estructura de una red cristalina, tenga en cuenta los patrones de disposición de cada punto, así como su simetría. Los sitios de celosía de cristal solo se ven microscópicamente y son invisibles a simple vista. Para ver estas estructuras, debemos tomar un cristal (objeto sólido), colocarlo bajo un microscopio y ver los sitios de la red cristalina.

Aquí se muestra la estructura de una red cristalina. Recuerde que una red cristalina es la disposición de los átomos en un cristal (los puntos blancos y negros en la imagen aquí son sus átomos). Esta disposición se puede definir como la intersección de tres planos paralelos. Entonces, si dividimos este diagrama en tres partes, verá tres planos diferentes. Cuando estos planos se cruzan entre sí, el resultado es una red tridimensional que tiene caras. Piense en cada cara como una caja dispuesta de forma paralela.

Diagrama 1: Ejemplo de una estructura de celosía de cristal

Simetría

No crees que me olvidaría de nuestra amiga simetría, ¿verdad? Ciertamente no; de hecho, estas cajas (o caras) contribuyen a la simetría de una estructura de red cristalina. Cada cuadro contiene la información de simetría necesaria para garantizar que la estructura cristalina sea traslacional.

La simetría traslacional ocurre cuando un objeto se mueve (o se traduce) a cierta distancia en una determinada ubicación. Por ejemplo, digamos que le gustaría construir un piso de madera estampado. Coloca un estilo de madera, en diagonal, cada 20 pulgadas. Este estilo de madera, en un patrón particular, tiene una cierta distancia (20 pulgadas) y dirección (diagonal).

Clasificación

Las celosías de cristal se pueden clasificar como monoatómicas o poliatómicas. Esta clasificación se basa en el tipo de átomos presentes en la cara dentro de una estructura reticular. Si solo se usa un tipo de átomo para hacer una cara (o caja), este es monoatómico . Una red de cristal poliatómico contiene más de un tipo de átomo que se usa para hacer una cara.

Si observamos la estructura de la red cristalina de la sal de mesa (NaCl) – la red (a) y la red de diamantes (b), veremos que ambas tienen diferentes estructuras de red. Una cara en la sal de mesa se compone de puntos rojos y verdes. Esto significa que hay más de un tipo de átomo presente. Por tanto, esta estructura es poliatómica. Con la estructura de celosía de diamante, solo hay un punto de color (azul). Esta estructura es monoatómica.

Diagrama 2: Estructuras de celosía cristalina de (a) NaCl y (b) Diamante

Tipos de estructuras de celosía de cristal

Hay 14 tipos diferentes de celosías de cristal. Cada tipo describe de forma única la simetría geométrica de un cristal. Específicamente, estos tipos de celosías cristalinas se denominan celosías de Bravais. Una celosía de Bravais simplemente describe los diferentes tipos de tres celosías diferentes que se pueden producir para un cristal dado.

Cada uno de los 14 tipos de celosía se clasifica en 7 sistemas de cristal. Piense en cada sistema como un grupo de estructuras de celosía cristalina (celosías de Bravais) que describen de manera única la simetría geométrica de un cristal. Se proporcionan tablas que enumeran los siete sistemas y sus estructuras. Si volvemos a nuestro ejemplo de la sal de mesa, ¿a qué tipo de sistema de cristal crees que pertenece? ¡Así es! La sal de mesa (NaCl) pertenece al sistema de celosía cúbica.

Tabla 1: Lista de sistemas cristalinos

Tabla 2: Lista de sistemas de cristal, continuación

Tabla 3: Lista de sistemas de cristal, continuación

Las celosías de cristal son fundamentales para la estructura de un objeto sólido. La próxima vez que vierta sal sobre su comida o limpie ese diamante brillante, recuerde la estructura de celosía de cristal altamente ordenada que se usó para hacer ese objeto.

Resumen de la lección

La mayoría de los objetos sólidos contienen cristales diminutos entrelazados. Un cristal es un material sólido que contiene átomos o grupos de átomos dispuestos en una estructura muy ordenada. Esta disposición estructural es tridimensional. Una red cristalina describe la disposición de estos átomos en un cristal y se caracteriza por tener simetría de traslación. Si hay un tipo de átomo presente en la cara de una red cristalina, se llama monoatómico . La presencia de más de un tipo de átomo significa que la estructura reticular es poliatómica . Hay 14 tipos diferentes de celosías de cristal llamadas celosías de Bravais . Cada una de estas estructuras reticulares se clasifica en siete sistemas cristalinos.

Términos clave de Red cristalina

Red cristalina

• Cristal : materia sólida que contiene átomos o grupos de átomos dispuestos en una estructura ordenada.
• Red cristalina : arreglos de átomos en formas cristalinas con simetría de traslación
• Monoatómico : solo un tipo de átomo en la red
• Poliatómico : más de un tipo de átomo en la red.
• Celosías Bravais : 7 sistemas cristalinos compuestos por 14 tipos diferentes de celosías cristalinas

Los resultados del aprendizaje

Termine esta lección para tener éxito en las siguientes tareas:

• Describe una celosía de cristal
• Ilustra cómo se forman las celosías de cristal
• Detallar los distintos tipos de celosías de cristal.