Química para no mayores

Celdas unitarias

¿Cómo podemos medir tamaño de los átomos?

Tenemos muchas tablas de datos disponibles en química. Si quisiéramos saber el tamaño del átomo de litio, podemos buscarlo fácilmente y encontrar que este átomo tiene 134 picómetros de diámetro. Si eliminamos el electrón externo, el ion de litio ahora tiene un tamaño de solo 90 picómetros. Cómo sabemos esto? No tenemos una regla lo suficientemente pequeña para medir estas pequeñas distancias. Pero podemos usar una técnica llamada difracción de rayos X para hacer brillar haces de rayos X a través de un cristal de un compuesto de litio. Al medir cuánto se doblan los rayos después de atravesar el cristal, podemos calcular el tamaño de la molécula. Esta técnica funciona tanto para materiales pequeños como compuestos de litio como igualmente bien para moléculas de proteína muy grandes.

Celdas unitarias

Una celda unitaria es la porción más pequeña de una red cristalina que muestra las tres -patrón dimensional de todo el cristal. Se puede pensar en un cristal como la misma celda unitaria repetida una y otra vez en tres dimensiones. La Figura siguiente ilustra la relación de una celda unitaria con la red cristalina completa.

Las celdas unitarias ocurren en muchas variedades diferentes. Como ejemplo, el sistema de cristal cúbico se compone de tres tipos diferentes de celdas unitarias: (1) cúbica simple, (2) cúbica centrada en la cara y (3) cúbica centrada en el cuerpo. Estos se muestran de tres formas diferentes en la Figura siguiente.

Preste especial atención al último diagrama de cada tipo de celda. Notará que los átomos o iones en los bordes de cada cara o en las esquinas no son esferas completas. En la celda cúbica simple, cada átomo de esquina es compartido por 8 celdas unitarias diferentes. La misma situación existe para las partículas de borde o esquina en las formas cúbicas centradas en la cara y centrada en el cuerpo. Además, cada una de las partículas en el centro de la celda cúbica centrada en las caras es compartida por 2 celdas unitarias. Las células centradas en el cuerpo tienen un átomo adicional en el medio de la celda que está contenido por completo en esa celda.

Tenga en cuenta que solo hemos considerado las celdas unitarias de un cristal cúbico. Otras formas cristalinas también tienen celdas unitarias. Estas celdas unitarias se enumeran a continuación:

• romboédrica, hexagonal, triclínica – una forma única cada una
• tetragonal – simple y centrada en el cuerpo
• monoclínica – simple y centrado en la base
• ortorrómbica: simple, centrado en la cara, centrado en el cuerpo, centrado en la base

Resumen

• A la celda unitaria es la porción más pequeña de una red cristalina que muestra el patrón tridimensional de todo el cristal.
• Hay tres tipos diferentes de celdas unitarias en el sistema de cristal cúbico.

Práctica

Preguntas

Utilice el enlace a continuación para responder las siguientes preguntas:

1. ¿Cómo se define una celda unitaria?
2. Las caras opuestas de una celda unitaria son __________.
3. ¿Qué conecta el borde de una celda unitaria?

Repaso

Preguntas

1. ¿Qué es una celda unitaria?
2. Enumere las tres celdas unitarias cúbicas.
3. ¿Existe cada celda unitaria como una entidad por sí misma?