Modelos estructurales de compuestos iónicos

Escrito por Quimitube el 5 November

En una entrada anterior vimos los tipos y características de los modelos moleculares utilizados para representar estructuras químicas. Sin embargo, la mayor parte de los modelos considerados en dicha entrada se centran en la construcción de moléculas orgánicas o de compuestos inorgánicos de pequeña entidad. Ahora bien, si lo que deseamos no es construir una molécula, sino una red cristalina completa, para entender cómo es la estructura de un compuesto iónico o de algún metal, dichos modelos se quedan cortos y es difícil ir más allá de estructuras como el diamante que vimos en dicha entada. Las piezas son en muchos casos las mismas que las de los modelos moleculares de bolas y varillas, pero se requiere un número de átomos repetidos mucho mayor. Así, podemos encontrar también en el mercado modelos atómicos que representan determinadas estructuras cristalinas y que son muy útiles para poder observar con detenimiento la celda unidad, índice de coordinación e incluso la proporción que presentan los radios de cationes y aniones en el compuesto iónico. En esta entrada veremos algunos de estos modelos comerciales.

 

Modelos de la red cristalina del cloruro de sodio

Es muy habitual, cuando se estudia el enlace iónico, utilizar la estructura del cloruro de sodio como ejemplo de lo que es la red cristalina más básica formada por los distintos iones. Se trata de una estructura cúbica centrada en las caras (fcc) que se puede ver con bastante claridad con modelos. En el cloruro de sodio, NaCl, la proporción catión:anión es 1:1. El cloruro se podría rodear de 12 cationes Na+ porque así lo permite la relación de tamaños (el catión es mucho más pequeño, como se puede observar en el segundo modelo) pero alrededor de cada catión sodio solo caben 6 aniones Cl. Así, el índice de coordinación de la estructura es 6, lo que indica que podríamos escribir la fórmula como Na6Cl6, aunque tomamos NaCl para simplificar. A continuación vemos dos modelos distintos para dicha estructura:

Modelo molecular de bolas y varillas para el cloruro de sodio de la marca Molymod. Todos los átomos tienen el mismo tamaño y no representan la proporción real del radio iónico del Na+ y del Cl. Se puede comprar aquí y tiene un precio bastante económico, de unos 20 euros.

Red cristalina del cloruro de sodio con proporciones reales del radio de los átomos. Se puede comprar aquí. Es de la marca 3B Scientific y su precio ronda los 60 euros.

 Otros compuestos iónicos que presentan esta misma estructura cúbica centrada en las caras con índice de coordinación 6 son el bromuro de sodio (NaBr), el yoduro de sodio (NaI), el óxido de magnesio (MgO) y el óxido de calcio (CaO).

Modelos de la red cristalina del cloruro de cesio

Otra red cristalina muy habitual cuando se estudian las distintas estructuras es la del cloruro de cesio. El cloruro de cesio es una estructura de tipo cúbica centrada en el cuerpo. Como en el cloruro de sodio, su proporción catión:anión es también 1:1, pero su índice de coordinación es 8 porque el tamaño de ambos iones es mucho más parecido, lo que permite que cada uno de ellos se pueda rodear de ocho iones de signo contrario. Así, la fórmula del cloruro de sodio se podría escribir como Cs8Cl8, aunque se indica CsCl por simplicidad. A continuación vemos un modelo estructural de este compuesto:

Se puede adquirir aquí y su precio ronda los 25 euros.

Otros compuestos que presentan la estructura cúbica centrada en el cuerpo son el bromuro de cesio (CsBr) o el yoduro de cesio (CsI).

 

Modelos de otras redes cristalinas más complejas

También podemos encontrar modelos estructurales de redes cristalinas de mayor complejidad cuyo montaje puede ser más laborioso y ayudar realmente a comprender en profundidad la estructura. El precio sube bastante con respecto a otras más simples como el cloruro de sodio o el cloruro de cesio, especialmente si las varillas son de tipo metálico y no de plástico.

Este es un ejemplo, el de la calcita (carbonato de calcio, CaCO3), de bolas y varillas normales:

Estructura cristalina del carbonato de calcio con bolas y varillas clásicas. Su precio está en torno a los 40 euros y se puede comprar aquí.

Mientras que tenemos otros dos ejemplos con varillas metálicas, también de la calcita y del sulfato de calcio, respectivamente:

Modelo de la estructura cristalina del carbonato de calcio con varillas metálicas y átomos de distintos tamaño. La visualización de la celda unidad es más sencilla que con el modelo anterior de PVC, aunque su precio es mucho mayor, de unos 200 euros. Se puede comprar aquí.

Estructura cristalina del sulfato de calcio con varillas metálicas y bolas de distintos tamaños. Se puede comprar aquí y su precio aproximado es de 65 euros.

A continuación te enlazamos otros modelos estructurales de redes cristalinas que te pueden interesar:

Modelo estructural del cuarzo

Modelo estructural del sulfuro de zinc

Modelo estructural del dióxido de silicio

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