Estructuras de los Cristales Iónicos

Los sólidos iónicos normalmente se empaquetan de cerca en una red cristalina. Sin embargo, las cargas y tamaños de los iones influyen en gran medida en su configuración de empaquetamiento, lo que lleva a una variación significativa en la estructura cristalina y el número de coordinación. Por ejemplo, el cloruro de cesio, donde ambos iones son de tamaños similares, se asemeja a una red cúbica primitiva de aniones cloruro con cationes de cesio en los centros.

A la celda unitaria de cloruro de cesio se le asigna un anión de cloruro y un catión de cesio. Cada ion de cesio está rodeado por ocho iones de cloruro y viceversa, lo que da un número de coordinación de ocho tanto de cesio como de cloruro. El cloruro de sodio se asemeja a una red cúbica centrada en las caras de aniones de cloruro con los cationes de sodio más pequeños ocupando los espacios entre los aniones.

La diferencia en los radios iónicos da como resultado que cada catión de sodio interactúe con solo seis aniones de cloruro y viceversa, con cuatro aniones de cloruro y cuatro cationes de sodio asignados a la celda unitaria. Esto a menudo se conoce como estructura de sal gema. El sulfuro de zinc tiene una diferencia aún mayor en los radios iónicos que el del cloruro de sodio, lo que conduce a la estructura de la mezcla de zinc.

Aunque la disposición de sulfuro se asemeja a una red cúbica centrada en las caras, los cationes de zinc están ubicados dentro de los tetraedros de los aniones de sulfuro, lo que lleva a un número de coordinación de cuatro. Solo la mitad de todos los posibles agujeros"tetraédricos están ocupados por cationes de zinc, dejando el resto vacío. La celda unitaria tiene cuatro aniones de sulfuro y cuatro cationes de zinc.

La proporción de cationes a aniones también afecta la estructura que adopta un sólido iónico. El fluoruro de calcio, que tiene un catión y dos aniones, exhibe la estructura de una fluorita. Aquí, los cationes están dispuestos en una red cúbica centrada en las caras con los aniones ocupando todos los agujeros tetraédricos.

La celda unitaria tiene cuatro cationes de calcio, cada uno con un número de coordinación de ocho, y ocho aniones de fluoruro, cada uno con un número de coordinación de cuatro. La estructura antifluorita la presentan compuestos como el óxido de sodio, que tiene dos cationes y un anión. Aquí, los aniones están dispuestos en una red cúbica centrada en las caras con cationes que ocupan los ocho agujeros tetraédricos.