Grado 12
  1. Estado sólido  1.1. Clasificación de sólidos  1.2. Celosía cristalina y celda unitaria  1.3. Eficiencia de Embalaje  1.4. Densidad de la celda unidad  1.5. Imperfecciones en sólidos (defectos puntuales y lineales)  1.6. Propiedades Eléctricas de los Sólidos (Conductores, Aislantes y Semiconductores)  1.7. Propiedades Magnéticas de los Sólidos (Materiales Diamagnéticos, Paramagnéticos y Ferromagnéticos)
  2. Solución  2.1. Tipos de Soluciones (Homogéneas y Heterogéneas)  2.2. Expresando la concentración de soluciones (masa %, volumen %, molaridad, molalidad, normalidad, fracción molar)  2.3. Solubilidad de sólidos y gases en líquidos (ley de Henry)  2.4. La ley de Raoult y las soluciones ideales y no ideales  2.5. Propiedades del síndrome  2.6. Masa molar anormal y factor de Van't Hoff
  3. Electroquímica  3.1. Celdas electroquímicas (celdas galvánicas y electrolíticas)  3.2. Célula galvánica y EMF de la célula  3.3. Pontencial de electrodo estándar y serie electroquímica  3.4. Ecuación de Nernst y sus aplicaciones  3.5. Conductividad y celdas electrolíticas (conductividad específica, molar y equivalente)  3.6. La ley de Kohlrausch y sus aplicaciones  3.7. Baterías (celdas primarias y secundarias)  3.8. Corrosión y su prevención
  4. Cinética química  4.1. Velocidad de reacción química  4.2. Factores que afectan la velocidad de reacción (concentración, temperatura, catalizador, área superficial)  4.3. Orden y molecularidad de la reacción  4.4. Ecuaciones de tasa integrada (orden cero, primero y segundo)  4.5. Vida media de una reacción  4.6. Teoría de colisiones y energía de activación  4.7. Ecuación de Arrhenius y sus aplicaciones
  5. Química de superficies  5.1. Adsorción y sus tipos (Fisisorción y Quimisorción)  5.2. Catalisis y sus tipos (homogénea y heterogénea)  5.3. Coloides y sus propiedades (efecto Tyndall, movimiento Browniano, coagulación)  5.4. Emulsiones y geles  5.5. Aplicaciones de los coloides
  6. Principios generales y procesos de separación de elementos  6.1. Presencia de metales y minerales  6.2. Concentración de minerales (separación por gravedad, flotación por espuma, separación magnética)  6.3. Extracción de metales en bruto (tostado, calcinación, reducción)  6.4. Principios termodinámicos y electroquímicos de la metalurgia  6.5. Refinación de Metales
  7. Elementos del bloque p  7.1. Elementos del grupo 15 (nitrógeno y fósforo)  7.2. Elementos del Grupo 16 (Oxígeno, Azufre y sus Compuestos)  7.3. Elementos del Grupo 17 (Halógenos y sus Compuestos)  7.4. Elementos del Grupo 18  7.5. Propiedades y Tendencias en Elementos del Bloque p  7.6. Compuestos importantes de los elementos del bloque p (amoníaco, fosfina, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico)  7.7. Compuestos interhalógenos y sus aplicaciones
  8. Elementos del bloque d y del bloque f  8.1. Propiedades Generales de los Metales de Transición  8.2. Propiedades de los metales de transición interna (lantanoides y actinoides)  8.3. Contracciones de los lantanoides y actinoides  8.4. Química de Coordinación de Elementos del Bloque d
  9. Compuestos de coordinación  9.1. La teoría de Werner y los conceptos modernos  9.2. Número de coordinación y tipo de ligando  9.3. Nomenclatura de Compuestos de Coordinación  9.4. Isomería (geométrica y óptica) en compuestos de coordinación  9.5. Enlace en compuestos de coordinación (Teoría del enlace de valencia y teoría del campo cristalino)  9.6. Estabilidad y aplicaciones de los compuestos de coordinación en medicina e industria
  10. Haloalcanos y haloarenos  10.1. Clasificación y nomenclatura de haloalcanos y haloarenos  10.2. Propiedades Físicas y Químicas de Haloalcanos y Haloarenos  10.3. Mecanismo de Reacciones de Sustitución Nucleofílica (SN1 y SN2)  10.4. Usos y efectos ambientales (agotamiento del ozono, CFCs)
  11. Alcohol, fenol y éter  11.1. Estructura y clasificación de alcoholes, fenoles y éteres  11.2. Preparación y propiedades de los alcoholes  11.3. Preparación y propiedades del fenol  11.4. Preparación y propiedades de los éteres  11.5. Reacciones y Usos Químicos
  12. Aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos  12.1. Estructura y nomenclatura de aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos  12.2. Preparación y propiedades de aldehídos y cetonas  12.3. Reacciones químicas en aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos (adición nucleofílica, oxidación y reducción)  12.4. Preparación y propiedades de los ácidos carboxílicos  12.5. Reacciones químicas y usos de los ácidos carboxílicos
  13. Compuestos orgánicos que contienen nitrógeno  13.1. Aminas (clasificación, estructura, basicidad)  13.2. Preparación y propiedades de las aminas  13.3. Reacciones de Aminas (Diazotización, Reacción de Carbylamina)  13.4. Sales de diazonio y sus aplicaciones en la industria de pinturas
  14.1. Carbohidratos (clasificación y propiedades)  14.2. Proteínas (Estructura y Función)  14.3. Enzimas (Mecanismo y Función)  14.4. Ácidos nucleicos (ADN y ARN)  14.5. Vitaminas y hormonas
  15. Polímero  15.1. Clasificación de polímeros (Adición, Condensación, Copolímeros)  15.2. Tipos de polimerización (radical libre, iónica, condensación)  15.3. Polímeros importantes y sus usos  15.4. Polímeros biodegradables y no biodegradables
  16. La química en la vida cotidiana  16.1. Medicamentos y su clasificación (analgésicos, antipiréticos, antibióticos, antiácidos)  16.2. Químicos en alimentos y cosméticos (conservantes, edulcorantes artificiales, antioxidantes)  16.3. Agentes de limpieza y detergentes (jabones, detergentes sintéticos, surfactantes)  16.4. Química Ambiental (Contaminación, Química Verde, Química Sostenible)

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Celosía cristalina y celda unitaria


En el campo de la química del estado sólido, es importante entender la estructura de los sólidos. Un concepto muy fundamental en la explicación de esta estructura de los sólidos involucra las ideas de la celosía cristalina y la celda unitaria. Estos conceptos proporcionan un método sistemático para describir la disposición ordenada y tridimensional de átomos o moléculas dentro de un sólido cristalino. Esta discusión entra en gran detalle sobre estas dos estructuras importantes.

¿Qué es una celosía cristalina?

Una celosía cristalina es una disposición ordenada y periódica de átomos o moléculas en un sólido. Se extiende en todas las direcciones y forma un patrón repetitivo. Imagina una ciudad vista desde un lugar alto: las calles, edificios y plazas están dispuestas en un patrón regular y repetitivo. De manera similar, en un cristal, los átomos están dispuestos de una manera regular y repetitiva.

Una celosía cristalina puede considerarse como un conjunto infinito de puntos en el espacio, donde cada punto tiene un entorno similar a sus vecinos. Esta simetría y repetibilidad define las características únicas de los materiales cristalinos.

    
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Características de las celosías cristalinas

Cada punto en una celosía cristalina se llama punto de red, y puede ser un átomo, molécula o ion. Toda la estructura de un cristal está formada por innumerables de estos puntos de red. Dada la naturaleza repetitiva, estas propiedades de regularidad y periodicidad son importantes:

  • Simetría: Las celosías cristalinas exhiben simetría, donde algunas de sus partes reflejan otras partes o rotan alrededor de un eje.
  • Repetición: El patrón se repite a intervalos regulares en tres dimensiones.
  • Geometría: La regularidad de la disposición a menudo da lugar a formas geométricas, lo que permite a la ciencia visualizarlas y estudiarlas fácilmente.

¿Qué es una celda unitaria?

La parte más pequeña que se repite de una celosía cristalina se llama celda unitaria. En términos simples, si puedes encontrar una pieza en el rompecabezas, que al repetirse muchas veces forma todo el rompecabezas, entonces es similar a la celda unitaria en un cristal. Al repetir y alinear la celda unitaria en diferentes dimensiones, se puede formar toda la celosía cristalina.

La celda unitaria se define por sus parámetros de red, que incluyen:

  • Constantes de red: Estas son las longitudes de los bordes de la celda unitaria, representadas por a, b, y c.
  • Ángulos interaxiales: Estos ángulos existen entre los bordes. Se representan por α (alfa), β (beta) y γ (gamma).

Tipos de celda unitaria

Las celdas unitarias se clasifican en diferentes tipos dependiendo de las características de simetría y la longitud de los ejes. Hay tres tipos principales:

  • Celda unitaria primitiva: Los átomos están presentes solo en las esquinas de la celda unitaria.
  • Celda unitaria centrada en el cuerpo: Un átomo extra está presente en el centro de la celda unitaria junto con los átomos ubicados en las esquinas.
  • Celda unitaria centrada en las caras: Además de los átomos de las esquinas, hay átomos adicionales en el centro de cada cara de la celda unitaria.

Entendiendo los sistemas cristalinos

Cada sistema cristalino se forma por una combinación de celdas unitarias, que pueden mostrar diferentes simetrías y ocupar diferentes posiciones de red. Los patrones establecidos en los que las celdas unitarias pueden disponerse se conocen como sistemas cristalinos, y existen siete de tales sistemas:

  • Triclínico: El sistema cristalino más común en el que todos los ejes tienen diferentes longitudes y todos los ángulos no son iguales a 90 grados.
  • Monoclínico: Dos ejes tienen la misma longitud, pero dos ángulos son de 90 grados, y el tercer ángulo es diferente.
  • Ortorrómbico: todos los ejes tienen diferentes longitudes, pero todos los ángulos permanecen a 90 grados.
  • Tetragonal: los dos ejes tienen la misma longitud, y los ángulos son consistentemente de 90 grados.
  • Cúbico: El más común y simple, con todos los ejes de la misma longitud y todos los ángulos de 90 grados.
  • Hexagonal: Dos dimensiones de igual longitud son perpendiculares, y la tercera forma un ángulo diferente.
  • Romboédrico: Todos los lados son iguales, pero ninguno forma un ángulo recto.

Visualización de la estructura cristalina

Visualizar los cristales se vuelve más fácil cuando los dividimos en estas formas geométricas etiquetadas. Consideremos algunos diagramas visuales en 2D:

    
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Importancia de las celosías cristalinas y las celdas unitarias

Entender las celosías cristalinas y las celdas unitarias es importante por varias razones:

  • Logros predictivos: Ayudan a predecir las propiedades de los materiales como resistencia, conductividad, propiedades ópticas, etc.
  • Importante para la ciencia de los materiales: Su estudio es extremadamente importante en la ciencia de los materiales y para el desarrollo de nuevos materiales con propiedades únicas.
  • El estudio estructural de los sólidos surge de estos dos conceptos básicos: la base de la química y la física.

Conclusión

El estudio extenso de las celosías cristalinas y las celdas unitarias en química revela el mundo ordenado y organizado a nivel atómico en los sólidos. Estas estructuras básicas explican cómo la naturaleza organiza hermosamente los átomos para formar estructuras que van desde las simples como la sal hasta las complejas como los cristales. Comprender estos fundamentos allana el camino para exploraciones complejas en el campo de la física, haciendo posibles avances en tecnología e industria.


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Celosía cristalina y celda unitaria

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