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Índice.

OBJETIVO………….…………………...…………………………………………..3

ESCUELA SUPERIOR

DE INGENIERI

A MECANICA

Y ELECTRICA

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INSTITUTO

POLITEC

COMUNICACIONES Y ELECTRÓNI

CA

LABORATORIO DE

QUÍMICA IPRÁCTICA 2: ESTADO SÓLIDO (CRISTALES).

INTEGRANTES:

GRUPO: 1CM15

EQUIPO: 3

Ávila Conde Aarón

Profesor: Hernández

Espejel Antonio

Martínez Mondragón Luis Enrique

Fecha de realización: 05/10/2015

Fecha de entrega:

Morales Balderas Jorge Armando

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CONSIDERACIONES TEÓRICAS…..……………….. …………………….. .3-7

MATERIALES………...……………………………………………………………..7

REACTIVOS….….…..……………………………………………….……………..7

PROCEDIMIENTO…...……………………………………………………………-.8

ILUSTRACIONES……....…………………………………………………………8,9

CUESTIONARIO.………….…………………...…………………………………..10

CONCLUSIONES.….….….……………………..…………………………………11

BIBLIOGRAFÍA…..………..…………………….…..……………………………..12

Práctica 2: “Estado Sólido (cristales)”

OBJETIVO

El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización.

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CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Un cristal es un sólido homogéneo que presenta una estructura interna ordenada

de sus partículas reticulares, sean átomos, iones o moléculas. La palabra proviene

del griego crystallos, nombre que dieron los griegos a una variedad del cuarzo,

que hoy se llama cristal de roca. La mayoría de los cristales naturales se forman a

partir de la cristalización de gases a presión en la pared interior de cavidades

rocosas llamadas geodas. La calidad, tamaño, color y forma de los cristales

dependen de la presión y composición de gases en dichas geodas y de la

temperatura y otras condiciones del magma donde se formen.

En un cristal, los átomos e iones se encuentran organizados de forma simétrica en

redes elementales, que se repiten indefinidamente formando una estructura

cristalina. Estas partículas pueden ser átomos unidos por enlaces covalentes o

iones unidos por electrovalencia. En otras palabras, los cristales podrían

considerarse moléculas colosales, pues que poseen tales propiedades, a pesar de

su tamaño macroscópico. Por tanto, un cristal suele tener la misma forma de la

estructura cristalina que la conforma.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El término “cristal” (derivado de la palabra griega que significa hielo), se aplica a

las formas regulares poliédricas limitadas por caras lisas que toma un compuesto

químico (o elemento) bajo la acción de sus fuerzas interatómicas cuando pasa

bajo determinadas condiciones de estado líquido (fundido o disolución) o gaseoso

al de solido. De esta forma se caracteriza tal cristal.

Un cristal es la forma normal de los elementos químicos, compuestos y especies

minerales sólidos, pero las condiciones ideales para la formación de un cristal

perfecto en simetría de forma y tesura de superficie se alcanzan muy raramente, si

es que alguna vez se logran. Muchas especies solidas pueden no presentar una

morfología geométrica externa, aunque, por difracción de rayos X, se demuestre la

distribución reticular interior de los átomos y las moléculas. Se dice de estas

especies que son masivas, aunque cristalinas. Si esta estructura, como puede

comprobarse por exfoliación o mediante recursos ópticos y de rayos X, es la

misma en todas las direcciones paralelas a través de la masa, tenemos entonces

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un mono cristal; pero si hay variaciones de grano a grano o de fibra a fibra, se

trata de un agregado poli cristalino. Si falta una ordenación interna repetida y

todas las direcciones de la masa son idénticas, entonces tenemos un sólido

amorfo, como ocurre con el vidrio, que en realidad no es más que un líquido sobre

enfriado y de elevada viscosidad. Muchas substancias pueden solidificar en un

estado vítreo después de fundirlas, pero se desvitrifican o cristalizan bajo

determinadas condiciones y pasan a un estado más estable. Es errónea la

suposición de que un raíl de tren o un puente metálico pueden romperse debido a

que el metal “cristaliza”, ya que la estructura es siempre un agregado cristalino

que puede debilitarse debido al crecimiento de los cristales y a la deformación.

No puede pasarse por alto la importancia del estado cristalino. De un modo

continuo estamos tratando de obtener mono cristales con materiales de

complejidad creciente sintetizados en procesos vitales. Un acercamiento

extraordinario fue la cristalización del virus mosaico del tabaco manteniendo sus

características infecciosas, conseguida por el Dr. Wendell Stanley. Las imágenes

de difracción de rayos X en cristales sencillos no solo ha permitido el

descubrimiento de la ordenación repetida de los sillares atómicos, sino también la

aclaración de la estructura molecular.

La ciencia de la cristalografía comprende la descripción del hábito observable o

morfología de los cristales en sus distintas formas y su división en sistemas y

clases, los métodos de estudio de cristales incluyendo la determinación de las

relaciones matemáticas de sus caras y la medida de los ángulos formados entre

ellas, la descripción de cristales compuestos o maclas, de las irregularidades y de

los agregados, de muchas propiedades físicas, ópticas, eléctricas y magnéticas, y,

como etapa culminante, la determinación y culminación cuantitativa de la

estructura atómica interna en función de la distribución espacial de la densidad

electrónica.

Pueden existir una gran cantidad de formas externas o “habito” de los cristales del

mismo elemento puro o compuesto, pero los ángulos formados entre las caras

homologas se mantendrán constantes para los cristales de cualquier especie.

Estos ángulos constituyen una de las características más importantes para la

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identificación de las especies. Se miden con un instrumento óptico denominado

goniómetro, a partir de los ángulos formados por rayos de luz reflejados sobre

caras contiguas. Las caras están dispuestas según las leyes de la simetría lo que

permite clasificar a los cristales en sistemas y clases. A partir de examen óptico, la

experiencia enseña que las siete disposiciones distintas de los ejes

cristalográficos, que dependen de los ángulos que los ejes forman entre si y de las

unidades de longitud a lo largo de cada eje, dan lugar a los sistemas triclínico,

monoclínico, ortorrómbico, tetragonal, hexagonal, romboédrico y cubico. Los

elementos de simetría son: planos de simetría, ejes de rotación (simetría desde

primaria y senaria) y los ejes de rotación-inversión, entre los cuales el más

conocido es el caso de centro de simetría. Estos elementos de simetría, aislados o

en combinación alrededor de un punto único del espacio, dan lugar a treinta y dos

clases cristalográficas distribuidas entre los siete sistemas. En cristalografía

clásica se dio nombre a estas clases, pero en la actualidad se representan

mediante símbolos sencillos que sirven para identificar y describir la clasificación

mucho más exacta que proporciona el análisis de la difracción de rayos X y en las

que forma externa.

La cristalografía óptica va mucho más allá de la observación de las formas

externas por medio de la luz. Cada clase cristalográfica tiene propiedades ópticas

características que se ponen de manifiesto con la luz transmitida o reflejada, y

cuya observación puede servir para la identificación de las especies. La más

importante de entre las propiedades ópticas es el índice de refracción, que suele

medirse con un refractómetro o un microscopio. Todas las substancias

cristalizadas pueden dividirse en dos clases ópticas principales: isótropas

(cubicas), en las que la luz posee la misma velocidad en cualquiera de la

direcciones vibraciones, y anisótropas, en las que la velocidad varía según la

dirección de las vibraciones. El segundo grupo se divide a su vez en cristales

uniáxicos (tetragonal y hexagonal) y cristales biáxicos (ortorrómbico, monoclínico y

triclínico). En los medios anisótropos se presenta la doble refracción, lo que

permite la polarización plana, circular o elíptica de la luz con cristales como la

turmalina (el microscopio polarizante se basa en este principio). De este modo la

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ciencia de la cristalografía no ha desarrollado un método eficaz para la

identificación y clasificación de cristales, especialmente en relación con los siete

sistemas, basado en los índices de refracción, la polarización de la luz por los

cristales y el empleo de la luz polarizada para su examen, la producción de figuras

de interferencia, la propiedad de dar colores distintos con la luz transmitida en

diferentes direcciones cristalográficas (pleocroísmo), la dispersión óptica de luz

blanca en sus colores primarios según ciertas direcciones del cristal.

Hace unos sesenta años se evidencio que la clasificación de los cristales en

treinta y dos clases mediante examen óptico era todavía demasiado basta para

permitir una interpretación de las diferencias existentes en muchas propiedades de

cristales pertenecientes a una misma clase. Hubo que tener en cuenta las

simetrías y estructura tridimensional internas, con lo que se introdujo el concepto

de retículo elemental, ordenación que se repite en el espacio y de la que existen

catorce diferentes distribuidas entre los siete sistemas axiales. Cuando la

estructura de una clase determinada que representa la simetría alrededor de un

punto se traslada a otros puntos equivalentes de la red, se introducen elementos

adicionales de micro simetría como ejes helicoidales y planos de deslizamiento

que sólo pueden quedarse de manifiesto mediante las imágenes de rayos X,

aunque son isomorfos con otros cristales que, considerados por la apariencia

exterior, tienen el mismo eje de rotación o el mismo plano de simetría,

respectivamente. La clasificación de los cristales se basa en la actualidad en

doscientos treinta tipos de retículo elemental, siendo las figuras de difracción de

rayos X el criterio que sirvió para identificarlos. De este modo se ha llegado, con

ayuda de la geometría, a la cristalografía de rayos X, que se ocupa

fundamentalmente en las doscientas treinta maneras en que los átomos y

moléculas pueden ordenarse de una forma regular en el espacio, y que ahora se

encuentra en la etapa final de determinar, a partir de datos de intensidad, la

configuración exacta de los átomos en las moléculas que actúan como nudos de la

red mediante el análisis de la distribución de densidad electrónica dentro de la

célula cristalográfica elemental.

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MATERIAL

1 lupa

5 vidrios de reloj

1 espátula

1 vaso de precipitado de 250 ml.

1 cápsula de porcelana.

1 mechero.

1 anillo.

1 tela de alambre.

1 microscopio.

REACTIVOS

Muestra de:

Cloruro de sodio

Permanganato de potasio

Sulfato de cobre

Dicromato de potasio

Yoduro de potasio

PROCEDIMIENTO

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En vidrios de reloj se coloca una pequeña muestra de las siguientes sustancias: Cloruro de Sodio, Permanganato de Potasio, Sulfato de Cobre, Dicromato de Potasio y Yoduro de Potasio. Observar cada una de las muestras:

a) A simple vista.b) Con la lupa.c) Con el microscopio.

ILUSTRACIONES

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CUESTIONARIO

1. De acuerdo a las Observaciones realizadas en el experimento, indique la

forma de los cristales y el sistema de cristalización al que usted considere

que pertenecen.

SUSTANCIA SIMPLE VISTA LUPA MICROSCOPIO

CuSO4 5H2O Rómbico Rómbico Rómbico

NaCl Cúbico Cúbico Cúbico

KMnO4 Rómbico Rómbico Rómbico

K2Cr2O7 Cúbico Monoclínico Monoclínico

KI Cúbico Cúbico Cúbico

2. Consultando la bibliografía, indique los sistemas de cristalización a los que

pertenece cada sustancia.

SUSTANCIA SISTEMA DE CRISTALIZACIÓN TEÓRICO

CuSO4 5H2O Sistema triclínico

NaCl Sistema cúbico

KMnO4 Sistema cúbico

K2Cr2O7 Sistema ortorrómbico

KI Sistema triclínico

3. Compare sus resultados experimentales con los teóricos y establezca sus

conclusiones.

CONCLUSIONES

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Conclusión de Aarón Ávila Conde: En esta práctica se pudo ver la forma en cristal.

Aunque la mayoría de las veces no nos damos cuenta, los cristales están en

nuestra vida diaria, esto es similar a todo en cuanto a química se refiere, los

cristales son parte de nosotros, y los podemos ver desde la cocina hasta dentro de

nuestro cuerpo, son un tipo de compuestos muy especiales ya que están

acomodados de una forma extremadamente ordenada y sus ángulos les dan esas

características esenciales de cristal, también sabemos que existen varios tipos de

cristales en diferentes estados, esto quiere decir que si seguimos analizando más

a fondo los mismos, algún día se podrán obtener más beneficios aparte de los que

ya tenemos en la modernidad.

Conclusión de Luis Martínez: Logramos observar los diferentes tipos de cristales

que existen, algunos de ellos los utilizamos en la vida diaria, como la sal (NaCl),

también analizamos las diferentes formas que puede tener cada cristal, que a

simple vista no se pueden ver a la perfección, incluso con herramientas de

observación como fue la lupa y el microscopio, no podríamos definir con exactitud

su forma, podría ser debido a una mala observación o incluso por problemas

ópticos, aunque algunos cristales si tienen una forma más marcada, como los

cristales cúbicos. A medida que avanza la tecnología podremos tener una mejor

imagen de los cristales y también saber más de sus propiedades.

Conclusión de Jorge Morales: Pudimos observar varios tipos de cristales que

existen aunque no todos los tipos si la mayoría por lo mismo algunos de ellos los

utilizamos en la vida diaria y gracias al microscopio pudimos observar y determinar

las diferentes formas que tienen los cristales que vimos a continuación caso

contrario a verlo con la lupa o con la vista de cada uno de nosotros y no se

detectaba bien que forma tenían los cristales y gracias al microscopio podemos

determinar que forma tienen los diferentes compuestos.

Bibliografías

Título: Química conceptos y aplicaciones.

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Autores: John S. Phillips, Victor S.Strozak, Cheryl Wistrom, Dianah Zike.

Editorial: Mc Graw Hill.

Título: Química General.

Autores: Morris Hein, Jeans Umland, Susan Arena, Jon M. Bellama.

Editorial: Cengage learning.

Titulo: Manual del ingeniero Quimico.

Autores: Robert H. Perry, Don W. Green.

Editorial: Mc Graw Hill

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