La estructura de los compuestos químicos depende del estado físico en el que se encuentre, y éste de las condiciones que existan en ese determinado momento.
Por lo tanto para hacer una descripción de la estructura de un compuesto específico, es necesario indicar la presión y la temperatura.
En el caso de no especificarse estas condiciones, se asume que se trabaja en las condiciones normales de laboratorio ( 20ºC y 1 atmósfera de presión).
Tanto los líquidos como los gases están compuestos por moléculas discretas, es decir agrupaciones de uno o varios átomos.
La fuerza de interacción entre las moléculas varían de menor a mayor en el siguiente orden:
GASES < LÍQUIDOS < SÓLIDOS
Tipos de sólidos cristalinos
Sólidos Moleculares
Dentro de los sólidos podemos diferenciar 2 tipos; los constituidos por moléculas discretas (sólidos moleculares), son más parecidos a los gases y líquidos y generalmente tienen puntos de fusión bajos.
Sólidos No Moleculares
El otro tipo de sólidos son aquellos constituidos por átomos perfectamente ordenados formando una red cristalina «infinita» en la cual no se pueden distinguir unidades moleculares discretas, son los llamados sólidos no-moleculares.
Características de los Sólidos No Moleculares
Estos sólidos no-moleculares presentan unas estructuras que son algo complicadas de describir, ya que se puede hacer de varias formas. Atendiendo a su celdilla unidad o mediante una descripción por empaquetamientos compactos.
La celdilla unidad es la mínima proporción de cristal que por repetición, puede llegar a generar el cristal completo y los empaquetamientos compactos son disposiciones de los átomos organizadas con el mayor aprovechamiento del espacio posible.
Hay ciertas estructuras que son representativas, por ejemplo el Cloruro Sódico, NaCl o sal común presenta una estructura que se repite mucho en la naturaleza en infinidad de compuestos, uno de ellos es el Carburo de Calcio CaC2, por lo tanto se dice que el Carburo de Calcio presenta una estructura tipo NaCl.
En la celdilla unidad cabe destacar una serie de conceptos fundamentales que ayudarán sin duda a entender correctamente la descripción de las estructuras.
El índice de coordinación de un átomo dado es el número de átomos que lo rodean.
La letra Z representará el número de átomos que contiene una celdilla unidad. Fijándonos en que no todos los átomos representados en la celdilla pertenecen a ella, lo habitual es que porciones de los átomos pertenezcan a ella, la porción que pertenece dependerá de su posición en la misma.
Otro aspecto fundamental es la división de los empaquetamientos en dos tipos; el empaquetamiento cúbico, dónde los átomos forman una estructura de bolas apiladas con secuencia ABCABC y el empaquetamiento hexagonal, en el cual los átomos forman una estructura con secuencia ABABAB.
Entre estas redes de esferas existen una serie de huecos que pueden ser a su vez de dos tipos; huecos tetraédricos y huecos octaédricos. En el empaquetamiento hexagonal la celdilla contiene dos átomos y por tanto Z=2. Posee 4 huecos tetraédricos y 2 octaédricos. En el empaquetamiento cúbico hay 4 átomos, Z=4, 8 huecos tetraédricos y 4 octaédricos.
Otra forma de descripción de estructuras menos utilizada pero más intuitiva es la descripción mediante empaquetamientos de poliedros, que veremos en otra ocasión.
Ejemplos de Estructuras Representativas
A continuación se muestran las estructuras más representativas y su descripción completa, ellas son cloruro sódico, cloruro de cesio, fluorita, rutilo, wurtzita, blenda, trióxido de renio y arsenuro de níquel.
Estructura Cloruro de Sodio, NaCl
Estructura Sulfuro de Zinc, Blenda, ZnS
Estructura Fluoruro de Calcio, Fluorita, CaF₂
Estructura Arsenuro de Níquel
Estructura Sulfuro de Zinc, Wurtzita, ZnS
Estructura Óxido de Titanio, Rutilo, TiO₂
Estructura Trióxido de Renio, ReO₃
Estructura Cloruro de Cesio, CsCl
