Reglas de Pauling

Las reglas de Pauling son cinco reglas publicadas por el químico estadounidense Linus Pauling en 1929 para predecir y racionalizar las estructuras cristalinas de los compuestos iónicos.[1]​[2]​ Estas reglas explican la estructura de los sólidos inorgánicos cuando: Cuanto más se desvía la estructura real de la estructura ideal descrita por las tres condiciones anteriores, menos relevantes son las reglas de Pauling y concuerdan con las observaciones experimentales.Para sólidos iónicos típicos, los cationes son más pequeños que los aniones, y cada catión está rodeado por aniones coordinados que forman un poliedro.) determina el número de coordinación (coordination number, CN) del catión, así como la forma del poliedro coordinado de los aniones.[3]​[4]​ Pauling calculó matemáticamente, para los números de coordinación y los poliedros correspondientes en la tabla que sigue a continuación, la relación de radio mínima para la cual el catión está en contacto con el número dado de aniones (considerando los iones como esferas rígidas).Si el catión es más pequeño, no estará en contacto con los aniones, lo que resulta en inestabilidad y que conduce a un número de coordinación más bajo.El diagrama central muestra la relación de radio mínima.El catión y cualquiera de los dos aniones forman un triángulo rectángulo, con[5]​ Para un número de coordinación igual a 6 y una relación de radio mayor que la mínima, el cristal es más estable ya que el catión todavía está en contacto con los seis aniones, pero los aniones están más alejados entre sí, de modo que se reduce su repulsión mutua.Puede entonces formarse un octaedro con una relación de radio mayor o igual a 0.414, pero a medida que la relación aumenta por encima de 0.732, se vuelve más estable una geometría cúbica.[6]​ Si la relación de radio es menor que la mínima, dos aniones tenderán a alejarse y los cuatro restantes se reorganizarán en una geometría tetraédrica donde todos estén en contacto con el catión.[4]​ Para un catión dado, Pauling definió[2]​ la fuerza de enlace electrostático para cada anión coordinado comoes la carga del anión y la suma es sobre los cationes adyacentes.Pauling mostró que esta regla es útil para limitar las posibles estructuras a considerar para cristales más complejos como la ortoclasa mineral de aluminosilicato, KAlSi3O8, con tres cationes diferentes.El efecto es mayor para cationes con alta carga y bajo número de coordinación (especialmente cuando r+/r- se aproxima al límite inferior de la estabilidad poliédrica).La forma más estable (y la más abundante) es el rutilo, en el cual los octaedros de coordinación están dispuestos de manera que cada uno comparte solo dos aristas (y ninguna cara) con los octaedros contiguos.Las otras dos formas, menos estables, son la brookita y la anatasa, en las que cada octaedro comparte tres y cuatro aristas, respectivamente, con los octaedros contiguos.La estructura contiene distintos tetraedros de SiO4 que no comparten ningún oxígeno (en los vérticess, aristas o caras) entre sí.Los cationes Mg2+ y Fe2+ de valencia inferior están rodeados por poliedros que comparten oxígenos.Las unidades de repetición tenderán a ser idénticas porque cada átomo en la estructura es más estable en un ambiente específico.