Estructura Atómica

1. Escuela Superior Politécnica
del Chimborazo
Ingeniería de Materiales
Ing. Marco Armedariz
TERCER NIVEL / Paralelo 2
Ingeniería Industrial
MECANICA
“Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es el océano”. Isaac
Newton

2. Temas:
1. Estructura Atómica
2. Propiedades de los Materiales

3. Estructura Atómica
Átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que no puede
ser dividida por métodos químicos y esta compuesto por:
• Un núcleo central, en el cual existen protones con carga positiva y neutrones
con carga nula o cero.
• Electrones con carga negativa que giran alrededor del núcleo.
Átomo

4. PROTONES:
Un protón es una partícula subatómica con carga
eléctrica positiva que se encuentra dentro del núcleo
atómico de los átomos. La masa del protón es de
aproximadamente 1.673x10(-24)g.
NEUTRON:
El neutrón es una partícula subatómica con carga
neutra, es decir, sin carga. Se ubican en el núcleo
atómico. La masa del neutrón es aproximadamente
1.675x10(-24)g.
ELECTRON:
El electrón, comúnmente representado por el símbolo
e⁻, es una partícula subatómica con una carga
eléctrica elemental negativa y gira en los orbitales
electrónicos alrededor del núcleo. La masa del electrón
es aproximadamente 9.11x10(-28)g.
FORMACION DE LA MATERIA
Átomo + Átomo = Elemento
Elemento + Elemento = Partícula
Partícula + Partícula = Molécula
Molécula + Molécula = MATERIA

5. PESO ATOMICO:
Es la sumatoria de las masa de los protones y la masa
de los neutrones .
NUMERO ATOMICO:
Es el número total de protones que tiene cada átomo de
un elemento. Se suele representar con la letra Z.
ISOTOPOS:
Son aquellos átomos de peso atómico variable.
CLASIFICACION DE LOS
ELEMENTOS
Los elementos químicos se clasifican en:
METALES:
Se encuentran del lado izquierdo de la
tabla periódica y constituyen unas tres
cuartas partes de los elementos.
METALOIDES:
Se asemejan un poco a los metales y a
los no metales, por lo general tienen
alguna conductividad pero poca
plasticidad.
NO METALES:
Los no metales son elementos químicos
que no son buenos conductores de la
corriente eléctrica y el calor.

6. ENLACE ATOMICO
El enlace atómico es un enlace químico. El enlace químico es el proceso físico responsable de las interacciones entre átomos y moléculas.
Hay cuatro tipos de enlaces posibles:
ENLACE IONICO:
Es el resultado de la transferencia de electrones de un átomo a otro. El átomo electropositivo cede sus electrones
y el átomo electronegativo los acepta.
ENLACE COVALENTE:
Un enlace covalente entre dos átomos se produce cuando estos átomos se unen y también se produce por el
compartimiento de electrones, para alcanzar el octeto estable.
ENLACE METALICO:
Ocurren entre dos átomos de metales .En este enlace todos los átomos envueltos pierden electrones de sus capas
mas externas ,que se trasladan mas o menos libre entre ellos ,formando la nube electrónica.
FUERZAS DE VAN DER WAALS:
Se presentan en átomos neutros como los gases inertes .Cuando los átomos se acercan hay una separación de los
centros de cargas positivas y negativas y resulta una débil fuerza de atracción puede vencer la agitación térmica de
los átomos.

7. ESTRUCTURA CRISTALINA
Es uno de los estados sólidos que pueden adoptar en la naturaleza los átomos, iones o moléculas, el cual se
caracteriza por poseer un alto ordenamiento espacial.
CELDA UNITARIA:
Es una pequeña caja que contiene uno o más átomos dispuestos en 3 dimensiones. Las celdas unitarias
apiladas en un espacio tridimensional describen la disposición en masa de los átomos del cristal. La célula
unitaria está representada en términos de sus parámetros de red, que son las longitudes de los bordes
celulares (a, b y c) y los ángulos entre ellos (alfa, beta y gamma), mientras que las posiciones de los
átomos dentro de la celda unitaria se describen por el conjunto de posiciones atómicas (xi, yi, zi) medidas
desde un punto de red.
Existen 14 redes cristalinas:
 7 Principales
 3 Comunes:
1.B.C.C (cubica centrada en el cuerpo)
2.F.C.C (cubicas centrada en las caras)
3.C.P.H (hexagonal compacta)
PARTES DE LA RED CRISTALINA:
Línea o bordes
Ángulos
Vértices

8. MECANISMO DE
CRISTALIZACION
Es el cambio de estado liquido a solido y ocurre en
2 etapas:
 Formación de núcleos
 Crecimiento del cristal
POLIMORFISMO Y
ALOTROPIA
El polimorfismo es la propiedad de un
material de existir en mas de un tipo de
red espacial en el estado solido .Si el
cambio en estructura es reversible ,
entonces el cambio se conoce como
alotropía.

9. PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES
MAGNETICAS MECANICAS
OPTICAS
QUIMICAS
TECNOLOGICAS
FISICAS
TERMICAS
ELECTRICAS

10. Propiedades
Magnéticas
Son las que ponen de manifiesto su
comportamiento frente a determinados
materiales, particularmente metales.
• Permeabilidad magnética:Es la capacidad de una sustancia o
medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos
magnéticos.
• Campo Cohersivo:Es la intensidad del campo magnético que
se debe aplicar a ese material para reducir su imanación a cero
después de que la muestra haya sido magnetizada hasta
saturación.
• Inducción Residual:Es la inducción magnética que queda en
un material magnético saturado después de haber quitado el
campo que magnetiza

11. Propiedades
Eléctricas
Son las que determinan el
comportamiento de un determinado
material al pasar por él la corriente
eléctrica.
 Conductividad Eléctrica:La conductividad eléctrica es la
medida de la capacidad de un material o sustancia para dejar
pasar la corriente eléctrica a través de él.
 Permitibilidad Eléctrica:Es el parámetro que cuantifica la
respuesta de un medio ante la presencia de un campo
eléctrico. Se denota con la letra griega ε .

12. Propiedades
Térmicas
Se debe a la cantidad de calor que un
material deja pasar por el.
El material por si mismo absorbe calor,
lo transmite y se expande.
• Dilatación Térmica: Es el incremento del volumen al aumentar
la temperatura.
• Contracción térmica: Es la disminución de dimensiones
métricas por disminución de la temperatura.
• Punto de Fusión: Es la temperatura a la que el cuerpo solido se
convierte en liquido.
• Punto de Ebullición: Es la temperatura a la que el cuerpo
liquido se convierte en gas.
• Conductividad Térmica: Es la cantidad de calor que el material
deja pasar por el.
• Capacidad Calorífica: Es la cantidad de calor necesaria para
calentar un material.

13. Propiedades
Físicas
Se relaciona con el comportamiento del
material al ser sometido a acciones
externas.
 Densidad: Es el coeficiente entre la masa del cuerpo y su
volumen.
Ejemplos:
El hielo que flota en el agua, se debe a que tiene una densidad
menor puesto que su cantidad de moléculas es menor que en la
mismo volumen del agua.

14. Propiedades
Mecánicas
Son las que están relacionadas con el
comportamiento del material cuando se
someten a esfuerzos.
 Dureza: Un material es duro o blando dependiendo si otros
materiales puedes rayarlo.
 Resistencia Mecánica: Es aquel material que soporta esfuerzos sin
romperse.
 Alargamiento: Es la deformación de un material puede ser
elástico o plástico.
 Ductilidad: Es la capacidad que tienen los materiales de
transformarse en hilos al estirarse.
 Maleabilidad: Capacidad que tienen los materiales de
transformarse en laminas la ser comprimido.
 Tenacidad: Un material es tenaz cuando al golpearlo no se
rompe.
 Elasticidad: Un material es elástico cuando al aplicar fuerza se
estira (deforma) y al retirar la fuerza vuelve a su estado original.
 Plasticidad: Un material es plástico cuando al retirar la fuera
aplicada se mantiene deforme.
 Tamaño de grano:Tamaño medio de los granos del metal
expresado en términos del número de granos por unidad de área
o del diámetro medio de grano, u otro parámetro apropiado.

15. • Fragilidad: Un material es frágil cuando al golpearlo se rompe.
• Tiempo de vida útil: Es su período de uso en servicio. Se ha definido como la vida útil total de un producto en uso
desde el punto de venta hasta el punto de descarte.
• Resilencia: No es una propiedad, es el resultado del ensayo de este mismo nombre. Se denomina residencia en la
energía consumida en romper una probeta de dimensiones y forma determinada.
• Fatiga: Es la falla por fractura del material que se da cuando se aplica esfuerzos que cambian con el tiempo.
• Fractura: La fractura se da cuando el material se rompe debido a la aplicación de una fuerza externa.
• Rotura: Es la separación de un cuerpo en dos o más piezas en respuesta a una tensión aplicada estática (es decir,
constante o que cambia lentamente con el tiempo) y a temperaturas que son relativamente bajas en comparación con
la temperatura de fusión del materia.
• Resistencia al desgaste: Es la capacidad de una máquina bajo la acción de las cargas aplicadas a sus piezas, soportar sin
romperse.
• Resistencia de Impacto: Es la capacidad de un metal a soportar cargas estáticas o dinámicas sin fallar a bajas
temperaturas.

16. Propiedades
Tecnológicas
Son las que están relacionadas con el
comportamiento de los materiales
durante la fabricación.
 Soldabilidad: Son los materiales en los que por unión de las
substancias respectivas(soldadura por fusión o presión) puede
conseguirse una cohesión local.
 Forjabilidad: Son aquellos materiales en los cuales por
intermedio del calor o temperatura se dan variadas formas.
 Maquinabilidad: Se dicen que son mecanizadles por corte o
arranque de viruta a aquellos materiales en los que aplicando
fuerzas razonables pueden romperse la cohesión de las
partículas.

17. Propiedades
Ópticas
Son aquellas propiedades que regulan la
emisión, absorción, transmisión,
reflexión y refracción de la luz.
 Transmisión:Parte de la energía luminosa que incide
sobre el sólido se transite.
 Reflexión:Cuando la luz pasa de un medio a otro que
tiene diferente índice de refracción, parte de la luz se
dispersa en la interfaz.
 Refracción: Es la disminución de la velocidad de la luz
que se transmite en el interior de materiales
transparentes.

18. Propiedades
Químicas
Son las que están relacionadas con el
comportamiento del material frente
acciones externas.
 Resistencia a la Oxidación: Es la capacidad de los materiales
metálicos para resistir la degradación química de la
superficie causada por la acción del aire u otros medios
gaseosos a altas temperaturas.
 Resistencia a la Corrosión: Es aquella propiedad que poseen
ciertos materiales a trabajos expuestos a medios altamente
corrosivos.
 Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el
medio ambiente o los seres vivos.
 Volatilidad: Es aquella propiedad que tienen ciertos líquidos
a ser altamente explosivos.

19. BIBLIOGRAFIA
https://www.edu.xunta.es/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/
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eriales.html
http://www.edu.xunta.gal/centros/iessantomefreixeiro/syste
m/files/Ud4_propiedades_materiales_completo.pdf
http://www.dicis.ugto.mx/profesores/balvantin/documentos
/Ciencia%20de%20Materiales%20para%20Ingenieria/Tema
%201%20-%20Conceptos%20Basicos.pdf