REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN C.O.L. – SEDE CABIMAS

ESTRUCTURA ATÓMICA DE MATERIA

AUTORES:

BR. SAMUEL DE LA CRUZ V-26.318.137

BR. RAFAEL RUZ V-25.952.324

BR. JOSE PAEZ V-25.690.021

DOCENTE DE LA ASIGNATURA:

JAIME ZERPA

CABIMAS, MARZO 2017

ESTRUCTURA ATÓMICA DE MATERIA

El estudio de la estructura atómica de la materia sirve para explicar las

propiedades de los materiales. La materia está compuesta por átomos, que a

efectos prácticos se considerarán partículas esféricas de 10-10m de tamaño.

El átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la

unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus

propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

Los modelos atómicos establecen que en el átomo se distinguen dos

partes: el núcleo y la corteza:

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga

positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, los

neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un

neutrón.

- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los

electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles,

giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces

menor que la de un protón.

En condiciones normales los átomos son eléctricamente neutros, debido a

que tienen igual número de protones que de electrones.

El número atómico es la cantidad de protones que posee el núcleo de un

átomo. Debe ser un número entero. Se denomina "atom" a un átomo de un

elemento determinado, debido a que en su núcleo existe esa cantidad

determinada de "protones".

Como cada protón y neutrón pesa una unidad, el peso de un átomo será la

suma de ambos. En consecuencia, los pesos atómicos serán todos números

enteros, o sencillamente la cantidad de partículas (tanto neutrones como

protones) del núcleo.

La masa atómica relativa de un elemento es la masa en gramos de 6.023 ×

1023 átomos (número de Avogadro NA) de ese elemento.

La masa atómica de un elemento es la que corresponde al promedio de las

masas de sus distintos isótopos según las abundancias relativas naturales de

estos en dicho elemento. Hay que tener en cuenta las masas de los distintos

isótopos y sus porcentajes en la naturaleza.

ATRACCIONES INTER-ATÓMICAS

El enlace químico entre átomos ocurre debido a la disminución neta de la

energía potencial de los átomos en estado enlazado. Esto significa que los

átomos en estado enlazado están en condiciones energéticas más estables

que cuando están libres. En general, los enlaces químicos entre los átomos

pueden dividirse en dos grupos: primarios (enlaces fuertes) y secundarios

(enlaces débiles).

• Enlaces atómicos primarios:

Los enlaces atómicos primarios, en los cuales intervienen grandes fuerzas

interatómicas, pueden subdividirse en las tres clases siguientes:

1. Enlaces iónicos: En este tipo de enlace intervienen fuerzas

interatómicas relativamente grandes debidas a la transferencia de un

electrón de un átomo a otro produciéndose iones que se mantienen

unidos por fuerzas culombianas (atracción de iones cargados positiva y

negativamente). El enlace iónico es un enlace no direccional

relativamente fuerte.

Los enlaces iónicos pueden formarse entre elementos muy

electropositivos (metálicos) y elementos muy electronegativos (no

metálicos). En el proceso de ionización, los electrones se transfieren desde

los átomos de los elementos electropositivos a los átomos de los elementos

electronegativos, produciendo cationes cargados positivamente y aniones

cargados negativamente. Las fuerzas iónicas de enlace son debidas a la

fuerza de atracción electrostática o culombiana entre iones con carga

opuesta. Los enlaces iónicos se forman entre iones con cargas opuestas

porque se produce una disminución neta de la energía potencial para los

iones enlazados.

Las sustancias iónicas no se presentan de forma molecular, sino que, a

fin de estabilizarse energéticamente, aparecen formando entramados

cristalinos que se denominan redes, las cuales están constituidas por iones

de signo opuesto, ocasionando un orden en el espacio.

2. Enlaces covalentes: Corresponden a fuerzas interatómicas

relativamente grandes creadas cuando se comparten electrones para

formar un enlace con una dirección localizada.

Mientras el enlace iónico incluye átomos muy electropositivos y

electronegativos, el enlace covalente se forma entre átomos con pequeñas

diferencias de electronegatividad y ubicados muy próximos en la tabla

periódica. En el enlace covalente, los átomos generalmente comparten sus

electrones externos s y p con otros átomos, de modo que cada átomo

alcanza la configuración electrónica de gas noble. En un enlace covalente

sencillo, cada uno de los dos átomos contribuye con un electrón a la

formación del par de electrones del enlace y las energías de los dos átomos

asociadas con el enlace covalente decrecen (son más estables) como

consecuencia de la interacción de los electrones. En el enlace covalente

pueden formarse enlaces múltiples de pares de electrones por un átomo

consigo mismo o con otros átomos.

El caso más sencillo de enlace covalente se da en la molécula de

hidrógeno, en la cual dos átomos de hidrógeno aportan sus electrones 1s1

para formar un par de electrones unidos por enlace covalente:

3. Enlaces metálicos: Implican fuerzas interatómicas relativamente

grandes creadas cuando se comparten electrones en forma

deslocalizada para formar un enlace fuerte no direccional entre los

átomos.

Se presenta en los metales sólidos. En los metales en estado sólido,

los átomos están ordenados relativamente muy juntos en una ordenación

sistemática o estructura cristalina. En esta estructura los átomos están tan

juntos que sus electrones externos de valencia son atraídos por los núcleos

de sus numerosos vecinos.

Los átomos en un enlace metálico sólido se mantienen juntos mediante este enlace para lograr un estado de más baja energía (o más estable). Para el enlace metálico no hay restricciones sobre pares electrónicos como en el enlace covalente, ni restricciones sobre la neutralidad de carga como en el enlace iónico. En el enlace metálico los electrones de valencia más externos de los átomos son compartidos por muchos átomos circundantes y de este modo, en general, el enlace metálico es no direccional.

Cuando los átomos metálicos se unen y comparten los electrones de

valencia para formar un sólido cristalino, la energía total de los átomos por

separado se ve reducida por el propio proceso de enlace.

• Enlaces atómicos secundarios y moleculares:

Los enlaces secundarios son relativamente débiles en relación con los

primarios y tienen energías de sólo entre 4 y 42 kJ/mol (1 a 10 kcal/mol). La

fuerza motriz para la formación del enlace secundario es la atracción de los

dipolos eléctricos contenidos en los átomos o en las moléculas. Los dipolos

eléctricos se crean en los átomos o en las moléculas cuando existen

centros con cargas positiva y negativa. Estos enlaces pueden dividirse en:

1. Enlaces de dipolo permanente

Corresponden a enlaces intermoleculares relativamente débiles que se

forman entre moléculas que tienen dipolos permanentes. El dipolo en una

molécula existe debido a la asimetría en la distribución de su densidad

electrónica.

2. Enlaces dipolares variables

Entre los átomos puede formarse un enlace dipolar muy débil debido a

la distribución asimétrica de las densidades electrónicas alrededor de sus

núcleos. A este tipo de enlaces se les llama variables debido a que la

densidad electrónica continuamente cambia con el tiempo.

COMPORTAMIENTO INTERMOLECULAR DE LOS MATERIALES

Las Fuerzas Intermoleculares, son fuerzas de atracción y repulsión

entre las moléculas. El comportamiento molecular depende en gran medida

del equilibrio (o falta de él) de las fuerzas que unen o separan las

moléculas. Las fuerzas de atracción explican la cohesión de las moléculas

en los estados líquido y sólido de la materia, estas fuerzas son las

responsables de muchos fenómenos físicos y químicos como la adhesión,

rozamiento, difusión, tensión superficial y la viscosidad. Existen varios tipos

de interacciones:

• Fuerzas de orientación

• Fuerzas de dispersión

• Fuerzas de inducción

• Fuerzas de orientación (aparecen entre moléculas con momento

dipolar diferente)

• Fuerzas de dispersión (aparecen en tres moléculas apolares)

• Fuerzas de inducción (ion o dipolo permanente producen en una

molécula apolar una separación de cargas por el fenómeno de

inducción electrostática)

ACOMODAMIENTOS ATÓMICOS

Se llama cristales a los acomodamientos atómicos repetitivos en las tres

dimensiones. Esta repetición de patrones tridimensionales se debe a la

coordinación atómica dentro del material, algunas veces este patrón controla la

forma externa del cristal. El acomodamiento atómico interno persiste, aunque la

superficie externa se altere. Los acomodamientos cristalinos pueden tomar uno

de siete principales patrones de acomodamiento cristalino. Estos están

estrechamente relacionados con la forma en la que se puede dividir el espacio

en iguales volúmenes por superficies planas de intersección.

• Cristales Cúbicos: Los átomos pueden acomodarse en un patrón

cúbico con tres diferentes tipos de repetición: cúbico simple (cs), cúbico

de cuerpos centrados (ccc), y cúbico de caras centradas (ccac).

• Cúbico simple: Es hipotética para metales puros, pero representa un

buen punto de partida. Además de las tres dimensiones axiales a iguales

y los ejes en ángulos rectos, hay posiciones equivalentes en cada

celdilla. Cada celdilla tiene contornos idénticos al centro a los de todas

las celdillas unitarias en el cristal. Del mismo modo, cualquier posición

específica es idéntica en todas las celdillas unitarias.

• Cúbica de caras centradas: Este tipo de estructura se caracteriza por

que en la esquina de cada celdilla unitaria y en centro de cada cara hay

un átomo, pero no hay ninguno en el centro del cubo.

• Cúbico de cuerpos centrados: Cada celdilla unitaria tiene un átomo en

cada vértice del cubo y otro átomo en el centro del cuerpo del cubo.

REFERENCIAS WEB

https://es.slideshare.net/nathysramirez/estructura-atmica-de-los-materiales-

42242347

https://es.slideshare.net/andresmarquez12327608/estructura-atmica-de-los-

materiales-42278848

https://es.slideshare.net/EduardoAGarciaC/estructura-atmica-de-los-materiales-

42067059