Sistema cúbico

El sistema cúbico es uno de los sistemas utilizados para la clasificación de minerales en función de su grado de simetría . Es uno de los patrones más comunes y simples que se encuentran en cristales y minerales.

Hay tres tipos principales de sistemas cúbicos: simples , centrados en el cuerpo (bcc) y centrados en las caras (fcc), a los que se suman otras variantes. Tenga en cuenta que aunque la celda unitaria de estos cristales se toma convencionalmente como un cubo , a menudo la celda primitiva no lo es; esto se debe a que en la mayoría de los sistemas cúbicos hay más de un átomo por unidad.

El sistema cúbico es el sistema con mayor grado de simetría: los cristales de los minerales pertenecientes a este sistema se caracterizan por la presencia de un centro de simetría ; además, considerando el cristal según los tres ejes clásicos a, b, c de la mineralogía , la celda unitaria del cristal tiene tres lados y tres ángulos de igual tamaño:

celosía de Bravais sistema cristalino celda convencional VC / VP ( * ) Generadores
P cúbico (simple) cúbico
a = b = c
α = β = γ = 90 ° 		1 un 1 = un
un 2 = segundo
un 3 = do
Cubic I ( centrado en el cuerpo ) 2 un 1 = un
un 2 = segundo un 3 = ( un + segundo + c ) / 2
Cubic F (centrado en la cara) 4 un 1 = ( un + segundo ) / 2 un 2 = ( un + c ) / 2 un 3 = ( segundo + c ) / 2

Estructuras Comunes en Compuestos Binarios

Algunas estructuras pertenecientes al sistema cúbico, comúnmente observadas en compuestos iónicos binarios , se ilustran a continuación . Es costumbre nombrar las estructuras individuales con el nombre de un compuesto típico que presenta esa estructura. Por ejemplo, se dice que el cloruro de litio y el óxido de magnesio son compuestos que cristalizan en una estructura similar al cloruro de sodio .

Estructura similar al cloruro de sodio

En el cloruro de sodio (NaCl), cada uno de los dos tipos de átomos forma una red cúbica centrada en las caras; las dos redes están interpenetradas de modo que cada átomo de un tipo está en el centro de una celda unitaria de la red cúbica centrada en las caras de los otros átomos. Alternativamente, se puede considerar que los aniones Cl - más grandes (r = 181 pm) forman una red centrada en las caras, mientras que los cationes Na + más pequeños (r = 102 pm) ocupan los intersticios octaédricos. En cualquier caso, tanto el Na + como el Cl- están hexacoordinados con geometría octaédrica. Como primera aproximación, se puede esperar que esta estructura se forme más fácilmente cuando la relación entre el radio del catión y el radio del anión está entre 0,41 y 0,73. [1] Existen más de 400 compuestos binarios que cristalizan con la estructura similar al NaCl, algunos ejemplos son: haluros de sodio , litio , potasio y rubidio , óxidos y calcogenuros de metales divalentes (MgO, CaO, SrO, MnO, CoO .. .), haluros de plata (excepto AgI), aleaciones intersticiales. [2]

Estructura similar al cloruro de cesio

En el cloruro de cesio (CsCl), cada uno de los dos tipos de átomos forma una red cúbica simple; las dos redes están interpenetradas de modo que cada átomo de un tipo está en el centro de una celda unitaria de la red cúbica simple de los otros átomos. Alternativamente, se puede considerar que los aniones Cl - (r = 181 pm) forman una red cúbica simple, con un catión Cs + (r = 167 pm) en el centro de cada intersticio cúbico. De esta forma cada ion está rodeado por ocho iones de carga opuesta con simetría cúbica. Como primera aproximación se puede esperar que esta estructura se forme con mayor facilidad cuando la relación entre el radio del catión y el radio del anión es superior a 0,73. La estructura similar a CsCl es mucho menos común que la estructura similar a NaCl; además de CsCl es adoptado por ejemplo por CsBr, CsI, TiCl, TiBr. [1]

Estructura similar al sulfuro de zinc

Esta estructura también se denomina tipo blenda de zinc (o esfalerita ) por el nombre del mineral donde se encuentra esta estructura. De manera similar a la estructura similar al NaCl, también en la estructura similar al ZnS, cada uno de los dos tipos de átomos forma una red cúbica centrada en las caras, pero las dos redes se interpenetran de manera diferente, colocando los iones Zn 2+ para ocupar la mitad de los intersticios tetraédricos. De esta forma cada ion está rodeado por cuatro iones de carga opuesta con simetría tetraédrica. Esta red cristalina es similar a la del diamante , que se obtiene intercambiando todos los átomos de Zn y S por átomos de carbono. Como primera aproximación, se puede esperar que esta estructura se forme más fácilmente cuando la relación entre el radio del catión y el radio del anión está entre 0,22 y 0,41. La estructura similar a ZnS está presente en muchos compuestos binarios. Algunos ejemplos son BN, CdS, CuCl, HgS. [2]

Estructura similar a la fluorita

Este tipo de estructura lleva el nombre del mineral fluorita , que está compuesto por fluoruro de calcio (CaF 2 ). Esta estructura puede considerarse compuesta por una red cúbica centrada en las caras de cationes Ca 2+ , mientras que los aniones F - ocupan todos los intersticios tetraédricos. De esta forma cada catión Ca 2+ está rodeado por ocho aniones F - con simetría cúbica, y cada anión F - está rodeado por cuatro cationes Ca 2+ con simetría tetraédrica. BaCl 2 , CeO 2 y ZrO 2 son algunos ejemplos de una estructura similar a la fluorita. [2]

Estructura similar a la antifluorita

Esta estructura se obtiene a partir de la estructura similar a la fluorita intercambiando las posiciones de cationes y aniones. De esta forma el número de cationes llega a ser el doble que el de los aniones, y por tanto existen compuestos de estequiometría general M 2 X. En la estructura tipo antifluorita cada anión está rodeado por ocho cationes con simetría cúbica, y cada catión está rodeado por cuatro aniones con simetría tetraédrica. K 2 O, Na 2 O y Na 2 S son algunos ejemplos de una estructura de tipo antifluorita. [2]

Notas

  1. ^ a b Housecroft y Sharpe 2008
  2. ^ a b c d Li et al. 2008

Bibliografía

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