ensayo de el atomo
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7/25/2019 Ensayo de El Atomo
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Prof.:
Ing. Juan Carlos Castellanos Meza
Alumna:
Maria Guadalupe Melendez Tostado
Proyecto:
Ensayo de estructura Atmica.
Materia:Ing. e los materiales
Grupo:! "#$
Torren% Coa&uila.
'ndice
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Cap(tulo I
).)Estructura del *tomo
Capitulo II+.) enlace atmico
+.+ enlace inico
+., enlace met*lico
+.- enlace an er /all
Capitulo III
,.) orden de corto alcance comparado con orden de largo alcance,.+ celdas unitarias
,., par*metro de red
,.- n0mero de *tomos por celda
,.1 radio atmico comprado con par*metros de red
,.2 n0mero de coordinacin
,.3 factor de empa4uetamiento
Capitulo I
-.) 5itios intersticiales
Introduccin
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6a estructura de un material puede ser e7aminada en cuatro ni8eles: estructura
atmica% arreglo de os *tomos. Microestructura y microestructura. Aun4ue la
intencin principal de este li9ro es 4ue se comprenda y se pueda controlar lamicroestructura de los di8ersos materiales% primero de9emos entender la
estructura atmica y cristalina. Para ello la estructura atmica influye en la forma e
la 4ue los *tomos se unen entre si esta como presin a su 8ez nos ayuda a
clasificar los materiales como metales% semiconductores% cer*micos.
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Captulo I
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Estructura del *tomo
;n *tomo est* compuesto de un n0cleo rodeado por electrones. El ctrica 4 4ue lle8a cada electrn y cada protn es de )
2? @ ) ? coulom9 CB.
ado por el n0mero de electrones o protones en cada *tomo. Por tanto un *tomo
es el mismo en su con=unto el *tomo es el>ctricamente neutro.
El n0mero atmica de un elemento es igual al n0mero de electrones o protones en
cada *tomo. Por tanto un *tomo de &ierro 4ue contiene +2 electrones y +2
protones tiene un n0mero atmico de +2.
6a mayor(a parte de la masa del *tomo se encuentra en el n0cleo. 6a masa de
cada y cada neutrones es de ).23 7 )?+- g. pero la de cada electrn es de
0nicamente D.)) 7 )?F+! g. 6a masa atmica M 4ue corresponde al n0mero
promedio de protones y neutrones e el *tomo es la masa de una cantidad de
*tomos igual al n0mero de A8ogadro cula gramo. Por tanto la masa atmica
tiene unidades de gmol. ;na unidad alterna por la masa atmica es la unidad de
masa atmica es decir uma 4ue es ))+ de la masa del car9ono )+.
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Estructura electrnica del *tomo
6os electrones ocupan ni8eles de energ(a discontinua dentro del *tomo. e cada
electrn posee una energ(a en particular no e7isten m*s de dos electrones en
cada *tomo como una misma energ(a. Esto tam9i>n implica 4ue e7ista una
diferencia de energ(a discreta entre cual es 4uiera de los ni8eles diferentes de
energ(a.
n tienen
asignados n0meros l ?%)%+%, n N )% si n+ entonces tam9i>n e7isten
dos n0meros cu*nticos cim>ntales. ) ? y i i
6os n0meros acimutales cu*nticos se sim9olizan mediante min0sculas:
5 para i ?
P para i )
para i +
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O para l ,
El n0mero cuentico magn>tico m da el n0mero de ni8eles de energ(a u or9itales.
Para cada n0mero cuentico acimental. El n0mero total de n0mero cu*nticos
magn>ticos para cada l es de +l ). 6os 8alores para m se dan en n0meros
entre Nl y l. Para l + e7isten + +B l 1 n0meros cu*nticos magn>ticos con
8alores F+% Fl% ? ) y +.
,
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Capitulo II
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+.)Enlaces atomicos
E7isten cuatro mecanismos importantes mediante los cuales los atomos se
enlazan o unen formando solidos. En tres de los cuatro mecanismos% el enlace se
consigue cuando los tomicos llenan sus ni8eles e7ternos. 5 y p.
+.,Enlace metlico
6os elemos metalicos 4ue tiene una electronegati8idad 9a=a%ceden sus electronesde 8alencia para formar un "mar$ de electrones 4ue roden a los atomos. El aluminp
por e=emplo cede sus tres electrones de 8alencia de=ando un cuerpo central
formado por el nucleo y elecrones internos. En 8ista de 4ue en este cerpo central
falten tres electrones cargados negati8amente ste tiene una craga positi8a iguual a
tres. 6os electrones de 8alencia se mue8en li9rremente dentro del mar de
electrones y se asocian con 8arioscentros atomicos. 6os centros atomicos
cargandos positi8aente se mantienen unidos mediante la atraccion mutua con los
electrones produciendo asi un fuerte enlace metalico.
ado 4ue sus electrones no estan fi=os a ninguna posicion en particular los
metales son 9uenos conductres electricos. #a=o la influencia de un 8olta=e aplicado
a los electrones de 8alencia se mue8en &acendo 4ue inflya ua corriente esta
completo.
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+.) Enlace co8alente
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6os materiales con enlace co8alente comparten electrones entre dos o m*s
*tomos. Por e=emplo un *tomo se silicio 4ue tiene una 8alencia de cuatro o9tiene
oc&o electrones en su capa e7terna de energ(a al compartir sus electrones conotro cuatro atamos de silicio 4ue lo rodean. Cada punto de contacto representa un
enlace co8alente por lo 4ue cada *tomo de silicio esta enlazado a cuatro *tomos
8ecinos mediante cuatro enlaces co8alentes.
Para 4ue se formen los enlaces co8alentes los atamos de silicio de9en
organizarse de manera 4ue los enlaces tengan una relacin direccional fi=a entre
ellos. En el caso de silicio esta organizacin produce un teatro con *ngulos de
)?.D.1 entre los enlaces co8alentes.
Aun4ue los enlaces co8alentes son muy fuertes los
materiales enlazados de esta manera por lo general
tienen po9re ductilidad y mal conducti8idad el>ctrica
y t>rmica. Para 4ue se re4uiera de las altas
temperaturas o 8olta=es. Muc&os materiales
cer*micos semiconductores y pol(meros est*n total o parcialmente enlazados
mediante enlaces co8alentes lo 4ue e7plica la razn por la cual el 8idrio se rompe
cuando se cae y por 4u> los ladrillos son 9uenos materiales aislantes.
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+.+ Enlace inico
Cuando en un material se encuentra presentes m*s de un tipo de atamos. ;no
de ellos puede donar sus electrones de 8alencia a un *tomo distinto llenando la
capa energ>tica e7terna del segundo *tomo. Am9os *tomos a&ora tendr*n sus
ni8eles de energ(a e7terna.
El *tomo 4ue cede los electrones 4ueda con carga neta positi8a y es un catin.
En tanto 4ue el 4ue acepta los electrones ad4uieren carga neta negati8a y en su
anin.
6os iones de carga opuesta se atraen entonces el uno u otro y reducen un enlace
inico. 6a conducti8idad el>ctrica es mala la carga el>ctrica se transfiera mediante
el mo8imiento de iones completos lo 4ue por su tamaQo no se desplaza tan
f*cilmente como los electrones.
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+.,Enlaces mistos
Es la mayor parte de los materiales el enlace entre *tomos es una mezcla de dos
tipos. 6os compuestos formados a partir de dos o m*s metales pueden estar
enlazadas mediante una mezcla de enlaces met*licos e inicos parcialmentecunado e7iste una diferencia importante en electronegati8idad entre elementos.
ado 4ue el litio tiene una electronegati8idad de ).? y el aluminio de ).1.
Muc&os electrones compuestos cer*micos y semiconductores 4ue son
com9inaciones de elementos met*licos y no met*licos tienen una mezcla de
enlaces co8alentes e inicos. Conforme aumenta la diferencia de
electronegati8idad entre los *tomos. 6os enlaces se &acen m*s inicos.
+.-Enlaces de 8an deer /aals
6os enlaces de 8an der /aals unen mol>culas o grupos de *tomos mediante una
atraccin electrost*tica d>9il. Muc&os pl*sticos cer*micos agua y otros
moleculares est*n polarizados de manera permanente esto es algunas porciones
de la mol>cula est*n cargados positi8amente en tanto 4ue otras est*n negati8as.
El enlace an deer /aals es un enlace secundario% aun4ue los *tomos dentro de
la mol>cula o grupo de *tomos sigue unidos mediante fuertes enlaces co8alentes
o inicos.
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6os enlaces de an der /aals pueden modificar de manera nota9le las
propiedades de los materiales. ado 4ue los pol(meros por la general tienen
enlaces co8alentes.
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Capitulo II
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,.) rganizacin atmica
El arreglo atmico =uaga un papel importante en la determinacin de la
microestructura y en el comportamiento de un material slido. 6os transductores
cer*micos capaces de detectar tumores en el cuerpo &umano se 9asan en un
arreglo atmico 4ue produce un desplazamiento permanente de las cargas
el>ctricas dentro del material. e9ido a distintas arreglos atmicos se puede
deformar f*cilmente el polietileno se puede estirar el*sticamente de &ule y la
epdica resulta fuerte y 4ue9radiza.
,.) rden de corto alcance comparada con orden de largo alcance
5i no se consideran las imperfecciones 4ue aparecen en los materiales entonces
e7isten tres ni8eles de arreglo atmico.
5in orden en gases como el argn los *tomos no tienen orden y llenan de manera
aleatoria el espacio en el cual est* confundido el gas
rden de corto alcance un material muestra orden de corto alcance si el arreglo
especial de los *tomos se e7tiende solo a las 8ecinas m*s cercanos de dic&o
*tomo.
Cada mol>cula de agua en fase 8apor tiene un orden de corto alcance de9ido a
los enlaces co8alentes entre los *tomos de &idrogeno y o7igeno esto es cada atoo
de o7igeno esta unido a dos *tomos de &idrogeno% formado por un Angulo de)?-.1R entre los enlaces.
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,.) rden de largo alcance
6os metales semiconductores muc&as materiales cer*micos e incluso algunos
pol(meros tienen una estructura cristalina en la cal los *tomos muestran tanta un
orden de corto alcance como un orden de largo alcance el arregl atmico
especial se e7pande. Por todo el material los *tomos formando un patrn
repeti8idad regular en forma de re=illa o de red. 6a red es un con=unto de puntos
conocidos como puntos de red 4ue est*n organizados siguiendo un patrn
peridicamente de forma 4ue el entorno de cada punta en la red es id>ntico.
;no o m*s *tomos 4uedan asociados a cada punto de la red.
,.+Celdas unitarias
6a celda unitaria es la su9di8isin de la red cristalina 4ue sigue conser8ando las
caracter(sticas generales de toda la red. En este te7to se 8er* la celda unitaria y
la estructura cristalina de manera distinta. Al apilar celdas unitarias id>nticas se
puede construir toda la red.
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;na red es un arregl peridico de puntos 4ue definen un espacio. 6a celda
unitaria es una su9di8isin de la red 4ue sigue conser8ando las
caracter(sticas de red.
,., Par*metro de red
6os par*metros de la red 4ue descri9en el tamaQo y a forma de la celda unitaria
incluyendo las dimensiones de los costos de la celda unitaria incluyendo las
dimensiones de los costados de la celda unitaria y los angulos entre sus costados.
En un sistema cristalino cu9ico% solamente es necesario a la longitud de uno de os
costados del cu9o para descri9ir por completo la celda. Esta longitud medida a la
temperatura am9iente es el par*metro de red. A menudo la longitud se da ennanmetros o en angstroms donde:
6 nanmetro nmB )?FD m )? F3 cm )? A
5e re4uiere 8arios par*metros de red para definir el tamaQo y la forma de celdas
unitarias comple=as para una celda unitaria ortorrm9ica% se de9e especificar las
dimensiones de los tres lados de la celda.
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,.-
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es4uina de una celda unitaria estar* compartida por siete celdas unitarias
adyacentes solo una octa8a parte de cada es4uina corresponde a una celda en
particular.
,.1 Kadio atmico comparado con el par*metro de la red
6a direccin en la celda unitaria a lo largo de las celdas unitarias a lo largo de
cuales los *tomos est*n en contacto continuo son las direcciones compactas en
estructuras simples parcialmente la relacin entre el tamaQo aparente del *tomo y
el tamaQo de la celda unitaria al determinar geom>tricamente la longitud de ladireccin relati8a a los par*metros de red y a continuacin sumando los radios
atmicos en esa direccin es posi9le determinar la direccin deseada.
,.2
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,.3 Oactor de empa4uetamiento
El factor de empa4uetamiento es la fraccin de espacio ocupada por *tomos
suponiendo 4ue los *tomos son esferas slidas. 6a e7presin general para el
factor de empa4uetamiento es:
factor de empaquetamiento=(numero de
atomos
celdas)(volumendecadaatomo)
volumende celdaunitaria
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Capitulo Iv
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-.) 5itios de intersticiales
En cual4uier de las estructuras cristalinas 4ue &an sido descritas e7isten
pe4ueQos &uecos entre los *tomos de la red en los cuales se puede colocar
*tomos m*s pe4ueQos. Estos espacios se conocen como sitios intersticiales.
;n *tomo al ser colocado en un sitio intersticial toca dos o m*s *tomos de la red.
Este *tomo intersticial tiene un n0mero de coordinaciones igual al n0mero de
*tomos 4ue toca.
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Conclusiones
6a estructura electrnica del *tomo 4ue 4ueda descrita por un con=unto de cuatro
n0meros cu*nticos ayuda determinar la naturaleza de los enlaces atmicos y de
&ay las propiedades f(sicas y mec*nicas de los materiales. 6os enlaces atmicos
est*n determinados en parte por la forma en 4ue interact0an los electrones de
8alesia asociada con cada *tomo. Para el enlace met*lico encontrando en los
metales tienden a ser d0ctiles y a tener 9uena conducti8idad el>ctrica y t>rmica.
5e pueden organizar los *tomos en los materiales solidos ya sea con orden de
corto alcance o con un largo enlace.
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#i9liograf(a
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