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Instituto Universitario PolitécnicoSantiago Mariño
Ingeniería de Mantenimiento Mecánico (46)
El ÁTOMO Y
LA ESTRUCTURA CRISTALINA
Oliver RodriguezC.I.: V-26.740.161
CONCEPTO
Es la parte más pequeña de la materia y que representa a un
mismo elemento, sin perder sus propiedades químicas.
Aunque el origen de la palabra átomo proviene del griego, que
significa indivisible, los átomos están formados por partículas aún
más pequeñas; las partículas subatómicas.
ESTRUCTURA ATÓMICA
El átomo está formado por partículas subatómicas, conocidas
como neutrones, protones y electrones. Los neutrones y
protones se encuentran en el núcleo del mismo y los
electrones alrededor de este.
ESTRUCTURA ATÓMICA
Existen otras partículas subatómicas llamadas “quarks” que
conforman la estructura interna de protones y neutrones y que a su
vez, forman parte de la familia de los fermiones. Los quarks atómicos
son denominados up y down.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
La configuración electrónica indica la manera en la cual los
electrones se estructuran o se modifican en un átomo de
acuerdo con sus capas electrónicas.
La configuración electrónica es importante porque determina las
propiedades de combinación química de los átomos y por tanto
su posición en la tabla periódica.
Esta distribución nos introduce un poco al mundo de la
mecánica cuántica y conceptos un poco más avanzados como
orbitales, la hibridación, los enlaces, la formación de estados de
oxidación (valencia), la transferencia de electrones y por
supuesto el ámbito de las reacciones químicas.
Se utiliza una notación estándar para describir configuraciones,
para los átomos, la notación contiene la definición de los orbitales
atómicos (en la forman l, por ejemplo 1s, 2p, 3d, 4f) indicando el
número de electrones asignado a cada orbital (o al conjunto de
orbitales de la misma subcapa) como un superíndice.
Para átomos con muchos electrones, esta notación puede ser larga
por lo que se utiliza una notación abreviada, que tiene en cuenta
que las primeras subcapas son iguales a las de algún gas noble.
Por ejemplo, el fósforo, difiere del argón y neón (1s2 2s2 2p6)
únicamente por la presencia de la tercera capa. Así, la
configuración electrónica del fósforo se puede escribir respecto de
la del neón como: [Ne] 3s2 3p3.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
El orden en el que se escriben los orbitales viene dado por la
estabilidad relativa de los orbitales, escribiéndose primero aquellos
que tienen menor energía orbital. Esto significa que, aunque sigue
unas pautas generales, se pueden producir excepciones. La mayor
parte de los átomos siguen el orden dado por la regla de Madelung.
Así, de acuerdo con esta regla, la configuración electrónica del
hierro se escribe como: [Ar] 4s2 3d6.
El superíndice 1 de los orbitales ocupados por un único electrón no
es obligatorio. Es bastante común ver las letras de los orbitales
escritas en letra itálica o cursiva. Sin embargo, la Unión
Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomienda
utilizar letra normal, tal y como se realiza aquí.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
Todos los materiales están formados por moléculas que a su vez
están formadas por átomos, pero para comprender un poco
sobre la particularidad o propiedad que presentan algunos de
estos materiales, es necesario conocer como ser forman
estructuralmente, y esto es gracias a fuerza de atracción y
repulsión presentes entre los átomos. Estas fuerzas dan como
resultados los enlaces químicos.
La forma de combinarse de los átomos está relacionada con la
estructura de los mismos. Existen tres tipos de enlaces
fundamentalmente que se denominan iónico, covalente,
covalente polar y enlace metálico.
ENLACES
El enlace iónico se presenta cuando el electrón valencia; es
decir, los electrones más externos de las capas de energía, son
atraídos con mayor fuerza por el núcleo de otro átomo,
transfiriendo dicho electrón al átomo de mayor atracción, en
realidad no se trata de que el átomo transfiere a su totalidad el
electrón, sino más bien, el receptor asume el control casi total,
de dicho electrón transferido.
ENLACES
El enlace covalente tiene lugar cuando los electrones valencia de
los átomos comparten sus electrones de las capas más externas
en igual medida, en vez de una transferencia como en el enlace
iónico.
En los enlaces covalentes polar, un átomo capta una mayor
cantidad de electrones que el otro debido a que genera mayor
fuerza de atracción entre estos, los enlaces donde se forma una
polaridad, es debido a que su distribución espacial propicia los
dos polos en una molécula.
ENLACES
El enlace metálico funciona como una especie de red, donde los
núcleos de los átomos están muy unidos formando una
estructura compacta donde circulan los electrones como una
especie de corriente fluida a través de ellos. Todas estos enlaces
se denominan primarios, también existen algunas otras fuerzas
secundarias que dan origen a otros enlaces de menor intensidad;
como lo son las Fuerzas de Van Deer Waals y los Puentes de
Hidrógeno.
ENLACES
AUTOR MODELO PROPUESTO POSTULADO
Demócrito, Leucipo y Epicuro
La materia no podía dividirse indefinidamente, por lo que debía existir una unidad o bloque indivisible e indestructible que al combinarse de diferentes formas creara todos los cuerpos macroscópicos que nos rodean. Estos elementos básicos son agua, tierra, fuego y aire.
J. Dalton
El átomo es una esfera sólida, compacta e indivisible. Los átomos de un mismo elemento tienen igual masa y propiedades.
J. Thomson
Es una esfera de carga positiva, con electrones distribuidos de forma equitativa para neutralizar esta carga positiva.
MODELOS ATÓMICOS
AUTOR MODELO PROPUESTO POSTULADO
E. Rutherford
Los electrones giran alrededor del núcleo, como los planetas alrededor del sol.
Niels Bohrs
El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares.
Schrodinger
Existen orbitales o regiones del espacio donde existe la probabilidad de hallar al electrón.
MODELOS ATÓMICOS
Los átomos se agrupan formando moléculas, cada tipo
de molécula es la combinación de un cierto número de átomos
enlazados entre ellos de una manera específica.
Según la composición de cada átomo se diferencian los distintos
elementos químicos representados en la tabla periódica, donde
podemos encontrar el número atómico y el número másico de cada
elemento.
CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁTOMOS
Número atómico (Z), indica la cantidad de protones que presenta
un átomo, que es igual a la de electrones. Todos los átomos con un
mismo número de protones pertenecen al mismo elemento y tienen
las mismas propiedades químicas.
Número másico (A), hace referencia a la suma de protones
y neutrones que contiene el elemento. Para calcular el número de
neutrones presentes en el átomo utilizamos la fórmula: N = A – Z
Cuando dos átomos tienen el mismo número de protones, pero
diferente número de neutrones son denominados “Isótopos”.
CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁTOMOS
LA TABLA PERIÓDICA
Dimitri Mendeleyev es reconocido por haber diseñado la tabla periódica;
sin embargo, pocos se detienen a estudiar la historia de cómo fue creada.
Dimitri comenzó a reunir y clasificar los elementos en función de sus
masas atómicas y no tardo en darse que cuenta que ciertas propiedades
de estos eran periódicas o similares.
Su tabla original constaba de 63 elementos, los espacios faltantes; entre
uno y otro, obligó a Mendeleyev a considerar la posibilidad que habían
muchos más elementos por descubrir. De esta manera observó que su
tabla no sólo reunía elementos conocidos; sino que además, permitía
predecir la existencia de otros que no habían sido descubiertos aún. He de
aquí el carácter predictivo de la tabla.
LA TABLA PERIÓDICA
ESTADOS DE AGREGACIÓN
En física y química se observa que para
cualquier sustancia o mezcla, modificando sus condiciones
de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos
estados o fases, denominados ”Estados de Agregación de
la Materia”, en relación con las fuerzas de unión de las
partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.
ESTADOS DE AGREGACIÓN
Todos los estados de agregación poseen propiedades y características
diferentes; los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro,
sólida, líquida, gaseosa y plasmática. También son posibles otros
estados que no se producen de forma natural en nuestro entorno, como
por ejemplo el condensado de Bose-Einstein, condensado fermiónico y
estrellas de neutrones. Se cree que también son posibles otros, como el
plasma de quark-gluón.
ESTRUCTURA CRISTALINA
La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan
los átomos, moléculas, o iones. Estos son empaquetados de
manera ordenada y con patrones de repetición que se
extienden en las tres dimensiones del espacio.
La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su
formación.
ESTRUCTURA CRISTALINA
El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es
decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se
refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas. Suelen
aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas
geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados.
No obstante, su morfología externa no es suficiente para
evaluar la denominada cristalinidad de un material.
Los cristales, átomos, iones o moléculas se empaquetan y
dan lugar a motivos que se repiten del orden de 1 Ángstrom =
10-8cm; a esta repetitividad, en tres dimensiones, la
denominamos red cristalina. El conjunto que se repite,
por translación ordenada, genera toda la red (todo el cristal) y
la denominamos unidad elemental o celda unidad.
ESTRUCTURA CRISTALINA
SISTEMA CRISTALINO
Es cada uno de los seis grupos principales en que se clasifican las
formas geométricas en las cuales cristalizan los minerales. En
cada uno de los sistemas cristalinos hay muchas formas posibles,
pero todas las formas de un mismo sistema cristalino tienen la
simetría del mismo.
El sistema cristalino es una categoría de grupos del espacio, que
resaltan por tener estructuras en tres dimensiones con simetría de
translación en tres direcciones, teniendo una clase discreta
de grupos del punto. Un uso importante está adentro cristalografía,
para categorizar cristales, pero por sí mismo el asunto es uno de
3D Geometría euclidiana.
HAY 7 SISTEMAS CRISTALINOS:
•Triclínico, todos los casos que no satisfacen los requisitos de
cualquier otro sistema. No hay simetría necesaria con excepción
de simetría de translación, aunque la inversión es posible.
•Monoclinic, requiere cualquiera 1 doble eje de la rotación o 1plano
del espejo.
•Orthorhombic, requiere 3 hachas dobles de rotación o 1 eje doble
de la rotación y de dos planos del espejo.
•Tetragonal, requiere 1 eje de la rotación cuádruple.
•Rhombohedral, también llamado trigonal, requiere 1 eje de la
rotación triple.
•Hexagonal, requiere 1 eje del sixfold de la rotación.
•Isométrico o cúbico, requiere 4 hachas triples de rotación.
SISTEMA CRISTALINO
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CRISTALINOS
CARACTERIZACIÓN DE LOS SISTEMAS CRISTALINOS
CLASIFICACIÓN DE LAS CELDAS UNITARIAS
