[3][4][5][8] Los sólidos moleculares son malos conductores eléctricos,[4][5] aunque algunos, como el TTF-TCNQ, son semiconductores (ρ = 5 x 102 Ω-1 cm-1)[5] y, aun así, su conductividad es sustancialmente inferior a la del cobre (ρ = 6 x 105 Ω-1 cm-1).[1][2][3][4][5][6][7] Las interacciones intermoleculares entre los constituyentes dictan cómo se estructura la red cristalina del material.[19] El argón es un gas noble que tiene un octeto completo, no tiene carga y es apolar.[3][4][7][8] Estas características hacen que sea desfavorable para el argón participar en enlaces metálicos, covalentes e iónicos, así como en la mayoría de las interacciones intermoleculares.El octafluoronaftaleno sigue este camino de organización para construir materiales a granel, excepto que el δ- y el δ+ están en el exterior y el interior del sistema de anillos, respectivamente.[5] Un enlace de hidrógeno es un dipolo específico en el que un átomo de hidrógeno tiene una carga positiva parcial (δ+) debido a un átomo electronegativo vecino o a un grupo funcional.Esta coordinación da lugar a una organización en forma de cadena que se apila en 2D y luego en 3D.[5] Esta carga negativa parcial provoca una fuerte interacción con la molécula tiol del TTF.La fuerte interacción conduce a una alineación favorable de estos grupos funcionales adyacentes entre sí en estado sólido,[5][32] mientras que las interacciones π-π hacen que el TTF y el TCNQ se apilen en columnas separadas.[38] Algunas formas de azufre y selenio están compuestas por unidades S8 (o Se8) y son sólidos moleculares en condiciones ambientales, pero se convierten en alótropos covalentes que tienen cadenas atómicas que se extienden por todo el cristal.Los alótropos del fósforo son útiles para seguir demostrando esta relación estructura-propiedades.[8][11] Una vez alcanzado el límite elástico, los sólidos dúctiles experimentan un periodo de deformación plástica y, finalmente, se fracturan.[8][11] Los sólidos frágiles se fracturan inmediatamente después de superar el límite elástico.Esto permite la dislocación entre las capas del cristal de forma muy parecida a los metales.[11][30] Esta flexibilidad es anisotrópica; para doblar el HCB a 180° hay que tensionar la cara [001] del cristal.[30] Otro ejemplo de sólido molecular flexible es el ácido 2-(metiltio)nicotínico (MTN).Algunos sólidos moleculares presentan conductividad eléctrica, como TTF-TCNQ con ρ = 5 x 102 Ω-1 cm-1, pero en estos casos el solapamiento orbital es evidente en la estructura cristalina.Los fullerenos, que son aislantes, se vuelven conductores o incluso superconductores al doparlos.
Modelos del empaquetamiento de moléculas en dos sólidos moleculares, el dióxido de carbono o
hielo seco
(a),
[
1
]
y la cafeína (c).
[
2
]
Las bolas grises, rojas y moradas representan el
carbono
, el
oxígeno
y el
nitrógeno
, respectivamente. Imágenes de dióxido de carbono (b) y cafeína (d) en estado sólido a temperatura y atmósfera ambiente. La fase
gaseosa
del hielo seco en la imagen (b) es visible porque el sólido molecular se está
sublimando
.
Las fuerzas de dispersión de Van der Waals y de London guían al yodo a condensarse en un sólido a temperatura ambiente.
[
22
]
(a) Una estructura de puntos de Lewis del yodo y una estructura análoga como modelo de relleno espacial. Las bolas moradas representan átomos de yodo. (b) Demostración de cómo las fuerzas de dispersión de Van der Waals y London guían la organización de la red cristalina de 1D a 3D (material a granel).
Las interacciones dipolo-dipolo entre las moléculas de acetona guían parcialmente la organización de la estructura de la red cristalina.
[
23
]
(a) Una interacción dipolo-dipolo entre moléculas de acetona apiladas unas sobre otras. (b) Una interacción dipolo-dipolo entre moléculas de acetona situadas una frente a otra en el mismo plano. (c) Una interacción dipolo-dipolo entre moléculas de acetona invertidas en dirección, pero adyacentes entre sí en el mismo plano. (d) Demostración de cómo las interacciones cuadrupolo-cuadrupolo intervienen en la estructura de la red cristalina.
Las interacciones cuadrupolo-cuadrupolo entre las moléculas de naftaleno guían parcialmente la organización de la estructura de la red cristalina.
[
24
]
(a) Una estructura de puntos de Lewis coloreada artificialmente para proporcionar un mapa cualitativo de dónde existen las cargas parciales para el cuadrupolo. Una representación en 3D de las moléculas de naftaleno y el cuadrupolo. (b) Una representación 3D del cuadrupolo de dos moléculas de naftaleno interactuando. (c) Una interacción dipolo-dipolo entre moléculas de acetona invertidas en dirección, pero adyacentes entre sí en el mismo plano. (c) Demostración de cómo las interacciones cuadrupolo-cuadrupolo intervienen en la estructura de la red cristalina.
El enlace de hidrógeno entre las moléculas de ácido acético guía parcialmente la organización de la estructura de la red cristalina.
[
26
]
(a) Una
estructura de puntos de Lewis
con las cargas parciales y el enlace de hidrógeno señalados con una línea discontinua azul. Un modelo de bola y palo de ácido acético con enlace de hidrógeno indicado con línea discontinua azul. (b) Cuatro moléculas de ácido acético en enlace de hidrógeno en zig-zag en 1D. (c) Demostración de cómo los enlaces de hidrógeno intervienen en la estructura de la red cristalina.
El enlace halógeno entre las moléculas de bromo y 1,4-dioxano guía parcialmente la organización de la estructura de la red cristalina.
[
28
]
(a) Una estructura de puntos de Lewis y un modelo de bola y varilla de bromo y 1,4-dioxano. El enlace halógeno se encuentra entre el bromo y el 1,4-dioxano. (b) Demostración de cómo el enlace halógeno puede guiar la estructura de la red cristalina.
El
enlace iónico
parcial entre las moléculas de TTF y TCNQ guía parcialmente la organización de la estructura cristalina. Las interacciones de Van der Waals del núcleo de TTF y TCNQ guían las columnas apiladas adyacentes.
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31
]
(a) Estructura de puntos de Lewis y modelo de bola y palo de TTF y TCNQ. El enlace iónico parcial se encuentra entre los motivos ciano- y tio-. (b) Demostración de cómo van der Waals y el enlace iónico parcial guían la estructura de la red cristalina.
