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Estructura Atómica de los Materiales
Tecnología de los MaterialesDocente: Ing. Cenobia CastilloAlumno:Quiñonez, Daniel CI 5.658.966
San Cristóbal mayo 2016
Estructura Atómica de los materiales
Los átomos son la unidad básica de toda la materia, es la estructura que define a todos los elementos. Todos los elementos están compuestos por átomos con exactamente la misma estructura y a su vez, éstos se componen de tres tipos de partículas, como los protones, los neutrones y los electrones.
Desde épocas remotas el hombre, en su deseo de conocimiento, se ha preguntado ¿De qué está compuesta la materia? y ¿se puede dividir la materia infinitamente?. De allí se introdujo el concepto de Átomo. El primero en utilizar este término fue Demócrito (filósofo griego), creía que todos los elementos estaban formados por pequeñas partículas INDIVISIBLES. Átomo, en griego, significa INDIVISIBLE.
Los átomos están formados por un núcleo, de tamaño reducido compuesto por protones que le aportan carga positiva y neutrones que no aportan carga, y una nube de electrones cargados negativamente, que rodea el núcleo. El núcleo posee casi la totalidad de la masa del átomo mientras que la nube de electrones da el tamaño o volumen.
Estructura Atómica de los materiales
Los electrones son los que dan a los elementos y materiales la mayoría de las propiedades mecánicas, eléctricas, químicas, etc., por lo tanto conocer la estructura atómica es vital para entender el comportamiento de los materiales de ingeniería.
Si se conocen los átomos y como están estructurados, es posible determinar el material y sus propiedades cualitativamente y aun cuantitativamente.
Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.
Atracciones Inter-atómicas
La comprensión de muchas propiedades físicas de los materiales se basa en la comprensión de las fuerzas interatómicas que enlazan los átomos.
Estas interacciones dependen de la distancia y posicionamiento espacial entre átomos.
Estas fuerzas pueden ser de atracción y repulsión (relacionadas con sus cargas eléctricas), y la resultante de la combinación de estas fuerzas, es la que determina el tipo de interacción entre átomos, en lo que se llama “enlace atómico”
En sólidos existen tres tipos de enlaces :
Enlaces iónicos: es el enlace conformado por un elemento metálico y un no metálico. Los electrones de valencia del metálico se acoplan con los electrones faltantes del no metálico, creando un compuesto con configuración de gas inerte.Ejemplo: sal común, cloruro de sodio, NaCl
Atracciones Inter-atómicas
Enlaces covalentes: estos enlaces se logran entre elementos que comparten electrones de valencia.
Estos electrones se consideran de ambos átomos
Este enlace aparece en sólidos elementales, como el carbono (diamante), silicio, algunos no metálicos (H2,Cl2, etc), o moléculas como las de naturaleza orgánica (CH4) y el agua (H2O)
Atracciones Inter-atómicas
Enlaces metálicos: se presenta en metales y aleaciones.
Los metales presentan uno, dos o a lo sumo tres electrones de valencia.
Estos electrones circulan libremente a través de todo el metal. Conforman una “nube electrónica”Debido a esta circulación de electrones, son buenos conductores del calor y la electricidad
Atracciones Inter-atómicas
Comportamiento intermolecular de los materiales
Los materiales sólidos se pueden clasificar de acuerdo al arreglo existente entre sus átomos o iones.
En algunos casos, los átomos se sitúan en una disposición repetitiva y periódica a lo largo de muchas distancias atómicas, dando a lugar a lo que se conoce como “estructura cristalina”.
Los metales, algunos cerámicos y algunos polímeros adquieren estas estructuras en condiciones normales de solidificación
De este ordenamiento dependen muchas propiedades de los sólidos cristalinos.
El caso más analizado corresponde a la estructura de los metales, que poseen un ordenamiento atómico relativamente simple.
El orden atómico de los sólidos cristalinos se puede reducir a un ordenamiento que se repite en el espacio, denominado “celda unitaria”.
Comportamiento intermolecular de los materiales
La mayoría de los metales más corrientes, se dividen en tres estructuras cristalinas, a saber:
Estructura cúbica centrada en las caras (Face Centered Cubic, FCC)
Estructura cúbica centrada en el cuerpo (Body Centered Cubic, BCC)
Estructura Hexagonal compacta (Hexagonal Close Packed, HCP)
Acomodamiento Atómico
Factor de empaquetamiento o Acomodamiento atómico (F.E. - F.A.A.): es la fracción de espacio ocupada por los átomos, suponiendo que son esferas duras que se encuentran en contacto con su vecino más cercano.
a es el lado del cuadrado
Finde la
Presentación
