CRISTALOGRAFÍA

CRISTALOGRAFÍA

SULFATO DE NÍQUEL

Blanca, Jose María, Abraham y Héctor

índice

Desafíos y avances futuros

Introducción

Sulfato de níquel

Principios básicos de la cristalografía

Conclusión

Métodos experimentales en cristalografía

Bbibliografía

Herramientas y equipamiento

¿QUÉ ES LA CRISTALOGRÁFIA? La Cristalografía es la ciencia que se ocupa de la forma y propiedades de las sustancias cristalinas. Estudia las propiedades de los sólidos cristalinos para poder describir su estructura interna o atómica, sus diversas formas y su división en clases y sistemas. Incluye diversos métodos de estudio como la determinación de las relaciones matemáticas de sus caras, la medida de los ángulos que forman entre ellas; también abarca la descripción de cristales compuestos o maclas, las irregularidades de los cristales, de los agregados cristalinos y de los cristales seudomorfos.Un cristal es la forma poliédrica regular, limitada por caras lisas, que adquiere un compuesto químico bajo la influencia de sus fuerzas interatómicas. Este proceso ocurre cuando el compuesto químico pasa, en condiciones apropiadas, del estado líquido o gaseoso al sólido.

INTRODUCCIÓN

HISTORIA DE LA CRISTALOGRÁFIA

En la década de 1910 se demostró, gracias a los rayos X, que los átomos en el interior de los cristales se ordenaban periódicamente según redes tridimensionales Las técnicas y los métodos de análisis de estructuras cristalinas mediante difracción de rayos X se perfeccionaron y permitieron estudiar compuestos más complejos. Posteriormente se investigó acerca de los principios químicos que hacen que un compuesto presente una estructura cristalina y no otra, y con esto llegamos hasta la actualidad

-Esta historia empieza con las primeras medidas en las caras de cristales de cuarzo hechas por Nicolaus Steno en el siglo XVII. Nicolaus Steno enunció en 1669 la primera ley de la cristalografía y René Just Haüy la segunda en 1784. Hessel, en 1830, dedujo las 32 clases de simetría cristalina. Cualquier cristal tiene una simetría que puede clasificarse dentro de alguna de esas 32 clases. Hay 14 redes cristalinas (redes de Bravais). August Bravais las dedujo en 1848. Teniendo en cuenta su simetría, las redes de Bravais se clasifican en siete sistemas cristalinos.

estructura de los cristales

Las partículas de los cuerpos sólidos, salvo excepciones, se ordenan en el espacio de acuerdo a determinados tipos de redes geométricas, también llamadas cristalinas. Esta ordenación, que da a los sólidos su consistencia y la mayor parte de sus propiedades, constituye el campo de estudio de la cristalografía.

SISTEMAS CRISTALINOS

Sistema isométrico (cúbico o regular)En el sistema cúbico todos los cristales son referidos a tres ejes iguales, pertenecientes entre sí e intercambiables por tener igual longitud.

Sistema tetragonal Tres ejes perpendiculares entre sí, dos de ellos en el plano horizontal, iguales e intercambiables. El tercer eje o vertical es más corto o más largo que los otros dos.

Sistema hexagonal Cuatro ejes de referencia: tres de ellos de igual longitud en el plano horizontal, que se cortan bajo ángulos de 120º. El cuatro eje, o vertical, es más corto o más largo que los otros tres y perpendicular al plano que los contiene.

Sistema ortorrómbico (rómbico o prismático) Tres ejes perpendiculares entre sí, todos ellos de diferente longitud.

Sistema monoclínico (oblicuo o monosimétrico) Tres ejes desiguales: dos de ellos en un plano vertical, que se cortan en un ángulo oblicuo; el tercer eje es perpendicular al plano de los otros dos.

Sistema triclínico (anórtico) Los tres ejes de longitud diferente que se cortan oblicuamente.

Los cuerpos cristalinos forman redes que se ordenan en torno a una serie de elementos de simetría, cuya cantidad y distribución determina los diferentes sistemas de cristalización: Ejes de simetría: son líneas imaginarias que cruzan el interior de la estructura cristalina. La cualidad simétrica de un cristal viene dada por la repetición regular de los elementos que lo limitan, es decir,las caras, aristas, vértices. Denominamos simetría a la particular regularidad que se observa en la disposición de los objetos o de sus partes en el plano o en el espacio.

LA SIMETRÍA EN LA ESTRUCTURA CRISTALINA

MÉTODOS EXPERIMENTALES

La cristalografía es la ciencia que estudia los cristales. La mayoría de los minerales, compuestos orgánicos y numerosos materiales, adoptan estructuras cristalinas cuando se han producido las condiciones favorables. Originalmente el estudio de la cristalografía incluía el estudio del crecimiento y la geometría externa de estos cristales, pasando posteriormente al estudio de su estructura interna y de su composición química. Los estudios de la estructura interna se apoyan fuertemente en el análisis de los patrones de difracción que surgen de una muestra cristalina al irradiarla con un haz de rayos X, neutrones o electrones. La estructura cristalina también se puede estudiar por medio de microscopía electrónica. Uno de sus objetivos es conocer la posición relativa de los átomos, iones y moléculas que los constituyen y sus patrones de repetición o empaquetamiento, es decir, su estructura tridimensional

HERRAMIENTAS AVANZADAS EN CRISTALOGRAFÍA ESTRUCTURAL PARA ESTUDIANTES DE GEOLÓGICAS, QUÍMICAS, FÍSICAS E INGENIERÍA QUÍMICA El estudio de la estructura interna de la materia cristalina es el objetivo principal de la cristalografía estructural. Los conocimientos que adquiere el alumno en las asignaturas de cristalografía y materias relacionadas hacen que esté familiarizado con los conceptos de estructura cristalina y simetría, las aplicaciones de la difracción de rayos X para la identificación y cuantificación de fases de sólidos cristalinos. Con la relación de practicas virtuales que proponemos, queremos que el alumno se familiarice con los conceptos fundamentales de cristalografía estructural y que aprenda a utilizar las herramientas informáticas actualmente disponibles para el estudio estructural de materiales cristalinos.

Ten en cuenta que esto es una introducción. Así que aprovecha para contextualizar el tema que vas a tratar, contar brevemente de qué hablarás e indicar los puntos más relevantes a tu audiencia. Si lo tuyo es fijar la atención de tu audiencia, hacer 'match' con tu público y dejar a todo el mundo con la boca abierta esta plantilla de Genially es para ti. Utiliza gráficos en tu presentación. La comunicación visual interactiva mejora los resultados de la comunicación sobre cualquier tema y en cualquier contexto que te puedas imaginar. Haz que los números se conviertan en historias.

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APLICACIONES DE LA CRISTALOGRAFÍA

Klaproth, que había sido catedrático en Berlín, dejó su puesto vacante a su muerte En 1817. En 1819, a propuesta de Jöns Jakob Berzelius, fue nombrado para sucederle Eilhard Mitscherlich. Mitscherlich, químico, había comenzado a estudiar en profundidad la cristalografía en 1818 y pronto se dio cuenta de que los cristales que tienen la misma composición pero distinta morfología, como la calcita y el aragonito, no son tan extraños. Hay 2 tipos de fenómenos totalmente opuestos: Isomorfos: Los que tienen distinta composición que dan lugar a cristales casi idénticos en forma a otros con diferente composición. Polimorfos: Los que tienen misma composición pero dan lugar a cristales totalmente distintos de forma.

Esto dio lugar a la ley del isomorfismo: los compuestos que cristalizan juntos probablemente tengan estructuras y composiciones similares. Lo que implicaría que las sustancias de composición similar es probable que den lugar a cristales isomorfos. los cristales están presentes lo mismo en la industria de los alimentos que en la de los cosméticos, la aeronáutica, la tecnología espacial, el diseño de nuevos fármacos, la tecnología de pantallas de cristal líquido, en las biociencias, en la agricultura, así como en el desarrollo de nuevas energías, nuevos materiales y procesos para mejorar la calidad del agua.

Hoy en día, los cristalógrafos estudian la estructura atómica de cualquier material que pueda formar un cristal, desde las sustancias más simples hasta virus y grandes complejos proteicos. Pero también investigan una amplia variedad de otro tipo de materiales, tales como membranas, cristales líquidos, fibras, vidrios, líquidos, gases y cuasicristales. En definitiva, de la estructura atómico-molecular que proporciona la Cristalografía se obtienen los datos más relevantes para entender las propiedades de casi cualquier tipo de materia y poder así modificarlas. Más aún, la cristalografía macromolecular actual incluye nuevas fuentes de rayos X, capacidades mejoradas de acceso remoto y métodos de resolución temporal para capturar estructuras intermedias a lo largo de las vías de reacción.

LA CRISTALOGRAFÍA EN LA ACTUALIDAD

SULFATO DE NIQUEL

El sulfato de níquel es un compuesto inorgánico con la fórmula NiSO 4 , pero también puede referirse a la forma hidratada de fórmula NiSO 4 (H 2 O) 6 . Es una sal de tonalidad azul altamente soluble formada por el anión sulfato y el catión níquel con estado de oxidación +2. Es la fuente principal del ion Ni +2 en galvanizado. Aproximadamente 40000 toneladas fueron producidas en 2005. Es usado principalmente para el galvanizado del níquel. Tipos de Sulfato de Níquel 1. Sulfato de Níquel Hexahidratado (NiSO₄·6H₂O): Este es el tipo más común de sulfato de níquel. Se presenta en forma de cristales verdosos o azules y contiene seis moléculas de agua por cada molécula de sulfato de níquel. Su fórmula química es NiSO₄·6H₂O. Este compuesto es altamente soluble en agua y se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales, como la galvanoplastia, la fabricación de baterías recargables de níquel-cadmio y la producción de pigmentos cerámicos. 2. Sulfato de Níquel Anhidro (NiSO₄): Este tipo de sulfato de níquel se presenta en forma de polvo blanco o cristales incoloros. A diferencia del sulfato de níquel hexahidratado, no contiene moléculas de agua en su estructura. Su fórmula química es NiSO₄. Este compuesto se utiliza en aplicaciones donde se requiere una mayor concentración de sulfato de níquel, como en la fabricación de catalizadores, aditivos para la industria del vidrio y en algunos procesos químicos específicos.

Características físicas del Sulfato de Níquel: Apariencia: El sulfato de níquel hexahidratado se presenta generalmente en forma de cristales verdosos o azules, mientras que el sulfato de níquel anhidro se encuentra enpolvo blanco o cristales incoloros. Solubilidad: Ambos tipos de sulfato de níquel son altamente solubles en agua, lo que facilita su manejo y aplicación en diversas industrias.

Propiedades del Sulfato de Níquel Conductividad eléctrica: El Sulfato de Níquel es un buen conductor de electricidad. Esta propiedad es especialmente relevante en su aplicación en la fabricación de baterías recargables de níquel-cadmio, donde contribuye a la eficiencia y rendimiento de las celdas. Propiedades catalíticas: El Sulfato de Níquel puede actuar como un catalizador en diversas reacciones químicas. Su presencia acelera y facilita las reacciones, permitiendo la obtención de productos deseados de manera más eficiente. Protección contra la corrosión: El Sulfato de Níquel se utiliza en la industria de la galvanoplastia para recubrir objetos metálicos y proporcionarles protección contra la corrosión. El recubrimiento de níquel obtenido a partir del Sulfato de Níquel forma una capa protectora sobre la superficie del metal, evitando su deterioro y prolongando su vida útil. Estabilidad del color: El Sulfato de Níquel se utiliza en la fabricación de pigmentos cerámicos debido a su capacidad para proporcionar colores estables y duraderos. Estos pigmentos se utilizan en la industria de la cerámica y el vidrio para agregar color y decoración a los productos. Propiedades de fertilización: El Sulfato de Níquel se utiliza como un componente en fertilizantes para mejorar la disponibilidad y absorción de nutrientes por parte de las plantas. El níquel es un micronutriente esencial para el crecimiento de ciertas especies vegetales

Características químicas del Sulfato de Níquel: Fórmula química: La fórmula química del sulfato de níquel es NiSO₄. En el caso del sulfato de níquel hexahidratado, se agrega el símbolo ·6H₂O para indicar la presencia de seis moléculas de agua en su estructura. Composición: El sulfato de níquel está compuesto por un átomo de níquel (Ni), un átomo de azufre (S) y cuatro átomos de oxígeno (O). Propiedades ácido-base: El sulfato de níquel es una sal que se forma a partir de la reacción del metal de níquel con el ácido sulfúrico. En solución acuosa, se disocia en iones níquel (Ni²⁺) y iones sulfato (SO₄²⁻). Propiedades oxidantes y reductoras: El níquel presente en el sulfato de níquel puede actuar tanto como agente oxidante como reductor en reacciones químicas, dependiendo de las condiciones específicas. Estabilidad térmica: El sulfato de níquel hexahidratado pierde sus moléculas de agua cuando se calienta, convirtiéndose en sulfato de níquel anhidro. Esta transformación ocurre alrededor de los 53 grados Celsius.

CONCLUSIÓN

Los cristalógrafos demostraron que los cristales dispersan cooperativamente los rayos X gracias a la disposición regular de los átomos que los constituyen y que, tras la medida de las direcciones e intensidades de los rayos dispersados, se puede llegar a producir una imagen tridimensional de su estructura atómica. Y también descubrieron que podían estudiar la estructura de los materiales biológicos, como las proteínas o el ADN, produciendo cristales de dichas sustancias, ampliando la cristalografía hacia la biología y la biomedicina. Tras cien años de imparable desarrollo, la cristalografía se ha convertido en la disciplina líder para el estudio de la estructura atómica y propiedades de todo tipo de materiales, simples o complejos, marcando los avances en muchos campos frontera de la ciencia, desde la física o la química de la materia condensada hasta la biología y la biomedicina.

resultados

bibliografía/publicaciones

https://es.wikipedia.org/wiki/Cristalograf%C3%ADa

https://www.xtal.iqf.csic.es/Cristalografia/cascara.html

https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Minerales/Cristalografia.html

https://www.bbc.com/mundo/noticias-51677890

https://www.equiposylaboratorio.com/portal/articulo-ampliado/cristalografia

https://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_n%C3%ADquel(II)

https://quimicaindustrial.cl/producto/sulfato-de-niquel/

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