Estructura de fluorita

La estructura de fluorita se refiere a un motivo común para compuestos con la fórmula MX₂ _. [ ^{1 ] [}^{2 ] Los} iones X ocupan los ocho sitios intersticiales tetraédricos , mientras que los iones M ocupan los sitios regulares de una estructura cúbica centrada en las caras (FCC). Muchos compuestos, en particular el mineral común fluorita (CaF₂ ₎ , adoptan esta estructura.

Muchos compuestos con fórmula M₂X _tienen una estructura antifluorita . En estos, las posiciones de los aniones y cationes están invertidas con respecto a la fluorita (una antiestructura ); los aniones ocupan los sitios regulares FCC, mientras que los cationes ocupan los sitios intersticiales tetraédricos. Por ejemplo, el siliciuro de magnesio , Mg₂Si _, tiene un parámetro de red de 6,338 Å con cationes de magnesio ocupando los sitios intersticiales tetraédricos, en los que cada anión siliciuro está rodeado por ocho cationes de magnesio y cada catión de magnesio está rodeado por cuatro aniones siliciuro en una disposición tetraédrica. ^{[ 3 ]}

La estructura de fluorita del fluoruro de calcio CaF ₂ . ^{[ 3 ]}
La estructura antifluorita del siliciuro de magnesio Mg ₂ Si. ^{[ 3 ]}

Ejemplo de fluoruro de calcio

La cristalografía es una herramienta poderosa para investigar las estructuras de los materiales cristalinos. Es importante comprender la estructura cristalina de los materiales para establecer relaciones estructura-propiedad. Estas relaciones pueden ayudar a predecir el comportamiento de los materiales cristalinos, así como a modificar sus propiedades. El fluoruro de calcio es un ejemplo clásico de un cristal con estructura de fluorita. La información cristalográfica se puede obtener mediante difracción de rayos X, lo que proporciona información sobre la ubicación de la densidad electrónica dentro de una estructura cristalina. Utilizando software moderno como Olex2, ^{[ 4 ]} se puede resolver una estructura cristalina a partir de archivos de salida cristalográficos.

Estructura cristalina extendida del fluoruro de calcio que muestra un cristal octaédrico.

Vistas de la estructura cristalina del fluoruro de calcio

En el fluoruro de calcio, los cationes de calcio están rodeados por aniones de flúor que ocupan los sitios tetraédricos, con una relación de coordinación de 8:4 entre flúor y calcio. Esta proporción es consistente con la estequiometría del compuesto, donde la relación entre flúor y calcio es de 2:1. Esta relación puede visualizarse como una red cúbica de aniones que rodean a los cationes de calcio.

Visualización de fluoruro de calcio mediante vértices cúbicos. El calcio se muestra en azul y el flúor en verde.
Compartición de vértices cúbicos visualizada a lo largo de un eje independiente.

Estructura de fluorita extendida

Más allá de la celda unitaria, la estructura cristalina extendida de la fluorita continúa empaquetándose en una estructura de empaquetamiento cúbico centrado en las caras (fcc) (también conocida como empaquetamiento compacto cúbico o ccp). ^{[ 5 ]} Este patrón de empaquetamiento esférico sigue un patrón ABC, donde cada capa sucesiva de esferas se asienta sobre el hueco adyacente de la red. En contraste, el empaquetamiento compacto hexagonal (hcp) se presenta en capas sucesivas con un patrón ABAB. Estos dos tipos de empaquetamiento son las formas más compactas de empaquetamiento esférico. ^{[ 6 ]}

Estructura de apilamiento de cristales extendida de fluoruro de calcio; celda unitaria expandida en una unidad de 3.
Vista de la estructura de empaquetamiento extendida del fluoruro de calcio a lo largo de un eje separado; celda unitaria expandida.

Véase también

Estructura de sal gema

Referencias

↑ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Química inorgánica , traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlín: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
1 2 3 4 Rizescu, Costel; Rizescu, Mihaela (2018). Estructura de sólidos cristalinos, imperfecciones y defectos en cristales (Primera ed.). Parker, TX: Shutter Waves. ISBN 978-1-947641-17-4Consultado el 29 de enero de 2020 .
↑ "OlexSys" . OlexSys .
↑ Shriver; et al. (enero de 2014). Química inorgánica (sexta ed.). Oxford University Press. ISBN 978-1-4292-9906-0.
↑ Redwing, Ronald. "Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)" . La Universidad Estatal de Pensilvania .

[1] Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Química inorgánica , traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlín: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5

[2] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.

[Costel-3] 1 2 3 4 Rizescu, Costel; Rizescu, Mihaela (2018). Estructura de sólidos cristalinos, imperfecciones y defectos en cristales (Primera ed.). Parker, TX: Shutter Waves. ISBN 978-1-947641-17-4Consultado el 29 de enero de 2020 .

[4] "OlexSys" . OlexSys .

[5] Shriver; et al. (enero de 2014). Química inorgánica (sexta ed.). Oxford University Press. ISBN 978-1-4292-9906-0.

[6] Redwing, Ronald. "Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)" . La Universidad Estatal de Pensilvania .

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