Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”

Estructura Atómica de los Materiales

Nombre: Reidy Orlando Quintero Perdomo

C.I: 26.069.667Turno: Diurno

Átomos

El Átomo es la unidad mas pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos

Estructura atómica de los materia

El estudio de la estructura atómica de la materia sirve para explicar las propiedades de los materiales. La materia está compuesta por átomos

Electrones: Orbitan alrededor del núcleo de un átomo, tienen carga negativa y son atraídos eléctricamente a los protones de carga positiva.

Partículas principales del Átomo

Protones: Tienen carga positiva, están compuestos de partículas aún más diminutas conocidas como quarks o cuarks.

Neutrones: Son partículas ubicadas en el núcleo y tienen una carga neutra. La masa de un neutrón es ligeramente más grande que la de un protón y al igual que éstos, los neutrones también se componen de quarks.

Núcleo: Es el centro del átomo, es la parte más pequeña del átomo y allí se conservan todas sus propiedades químicas.

Se refiere a las interacciones entre partículas individuales (Moléculas o Iones) constituyentes de una sustancia, estas fuerzas son bastante débiles el relación a las fuerzas interatómicas. Las energías potenciales de atracción y las correspondientes fuerzas son causas de los diversos tipos de enlaces químicos entre los átomos que son diferencia principal entre las diversas familias de materiales. Los principales son:

Atracción Inter – Atómica

Enlace Iónico Un enlace Iónico es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo (alta afinidad electrónica). Esto sucede cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro. La atracción electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un compuesto químico simple, aquí no se fusionan; sino que uno da y otro recibe. Entre sus principales características están: Sus enlaces son muy fuertes Son sólidos a temperatura ambiente y poseen una estructura cristalina en el  sistema cúbico. Altos puntos de fusión. Son solubles en agua y otras disoluciones acuosas debido al dipolo eléctrico que presentan las moléculas de agua En estado sólido no conducen la electricidad, ya que los iones ocupan posiciones muy fijas en la red.

Enlace CovalenteUn enlace covalente entre dos átomos se produce cuando estos átomos se unen, para alcanzar el octeto estable, compartiendo electrones del último nivel (excepto el Hidrógeno que alcanza la estabilidad cuando tiene 2electrones). La diferencia de electronegatividad entre los átomos no es lo suficientemente grande como para que se produzca una unión de tipo iónica.

*- Enlace covalente polar: Consiste en la formación entre átomos de diferentes elementos, y la diferencia de la electronegatividad debe ser mayor de 0,8. En este enlace, los electrones son atraídos fundamentalmente por el núcleo del átomo más electronegativo, generando moléculas cuya nube electrónica presentará una zona con mayor densidad de carga negativa y otra con mayor densidad de carga positiva (dipolo).

*- Enlace covalente no polar: Se forma entre átomos iguales y la diferencia de electronegatividad debe ser cero o muy pequeña (menor que 0,8). En este enlace, los electrones son atraídos por ambos núcleos con la misma intensidad, generando moléculas cuya nube electrónica es uniforme.

*- Enlace covalente polar: Consiste en la formación entre átomos de diferentes elementos, y la diferencia de la electronegatividad debe ser mayor de 0,8. En este enlace, los electrones son atraídos fundamentalmente por el núcleo del átomo más electronegativo, generando moléculas cuya nube electrónica presentará una zona con mayor densidad de carga negativa y otra con mayor densidad de carga positiva (dipolo).

*- Enlace covalente no polar: Se forma entre átomos iguales y la diferencia de electronegatividad debe ser cero o muy pequeña (menor que 0,8). En este enlace, los electrones son atraídos por ambos núcleos con la misma intensidad, generando moléculas cuya nube electrónica es uniforme.

Enlace triple: Formado por tres pares electrónicos compartidos, es decir por tres electrones

pertenecientes al último nivel de energía de cada átomo y se representa con tres líneas paralelas. Ejemplo: N≡N

Enlace doble: Formado por dos pares electrónicos compartidos, es decir por dos electrones pertenecientes al último nivel de energía de cada átomo y se representa con dos líneas paralelas. Ejemplo: O=O

Enlace simple: es un par electrónico compartido formado por un electrón perteneciente al último nivel de energía de cada átomo y se representa con una línea. Ejemplos: H-H, Cl-Cl

Tipos de enlaces covalentes

Enlace Metálico Un enlace  metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos como una nube) de los metales entre sí.

Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de líneas tridimensionales que adquieren estructuras tales como: la típica de empaquetamiento compacto de esferas (hexagonal compacta), cúbica centrada en las caras o la cúbica centrada en el cuerpo.

En este tipo de estructura cada átomo metálico está dividido por otros doce átomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales. Este enlace sólo puede estar en sustancias en estado sólido

Enlace iónico

Enlace metálico

Enlace covalente

El comportamiento molecular depende del equilibrio (o falta de él) de las fuerzas que unen o separan las moléculas, entre las diversas fuerzas de orden intermoleculares que mantienen unidos los átomos dentro de la molécula y mantener la estabilidad de las moléculas individuales.

Comportamiento intermolecular de los materiales

Fuerza de Dispersión de London Surgen entre moléculas no polares, en las que pueden aparecer dipolos instantáneos. Son más intensas cuanto mayor es la molécula, ya que los dipolos se pueden producir con más facilidad. Dipolo-dipolo: consiste en la atracción electrostática entre el extremo positivo de una molécula polar y el negativo de otra. Sólo son eficaces a distancias muy cortas; además son fuerzas más débiles que en el caso ion-ion porque q+ y q- representan cargas parciales. Así como las moléculas polares presentan algún tipo de fuerzas intermoleculares, también las sustancia conformadas por moléculasno polares y los átomos que constituyen los gases nobles experimentan atracciones muy débiles llamadas fuerzas de London.

Fuerza de Orientación o de Keeson (dipolo-dipolo)

Este tipo de interacción aparece solamente entre moléculas polares. Además, son proporcionales a los valores de los momentos dipolares de las moléculas. Esta interacción se produce por las atracciones electrostáticas que se producen entre la zona cargada negativamente de una molécula y la  positiva de otra, lo que provoca que las moléculas se vayan orientando unas con respecto a otras.

Fuerza de Dispersión de London

Fuerza de Orientación o de Keeson (dipolo-dipolo)

Comportamiento intermolecular de los materiales

Acomodamiento atómico