Este documento presenta información sobre la estructura atómica y molecular de los materiales. Explica los diferentes modelos atómicos, los tipos de enlaces atómicos, las fuerzas intermoleculares y las diferentes estructuras de los materiales a nivel atómico, molecular, cristalino y granular. También define conceptos clave como núcleo atómico, nube electrónica, red cristalina y parámetros de la celda unitaria para las redes cúbicas centradas en el cuerpo, caras y hexagonal compacta

1. San Cristóbal, Junio de 2017
República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Extensión San Cristóbal
Ciencia de los Materiales
Gilberto Parra
Ing. Industrial

2. • Analizar la estructura atómica de los materiales
• Diferenciar los distintos Modelos Atómicos
• Reforzar conocimientos de las Atracciones Inter-
Atómicas
CIM
• Razonar el comportamiento Intermolecular de los
materiales
• Sintetizar definiciones del Acomodamiento
Molecular

3. Estructura Atómica
Estructura Cristalina
Estructura Granular
Estructura Multifàsica
La
Estructura
de un
material
se puede
dividir en
cuatro
niveles

4. Estructura
molecular

5. Los átomos son la unidad básica y mas pequeña de
toda la materia, la estructura que define a todos los
elementos y tiene propiedades químicas bien definidas.

6. • El núcleo atómico
es la parte central
de un átomo, tiene
carga positiva, y
concentra más del
99,9% de la masa
total del átomo.
Núcleo
Atómico
• Parte externa de un
átomo, región que
rodea al núcleo
atómico, y en la
cual orbitan los
electrones.
Nube
Atómica
• Es el proceso físico
responsable de las
interacciones entre
átomos y
moléculas. La
variedad de enlaces
es amplia.
Enlace
Atómico
Metálico
Iónico
Covalente
Secundario
Van der Walls
Hidrogeno

8. Conceptos
básicos en
el estudio
de los
elementos
La Masa
Atómica de un
elemento igual a
la suma de
protones y
neutrones dentro
del núcleo del
átomo
El Numero
Atómico de un
elemento se
refiere a la
cantidad de
electrones o
protones en cada
átomo
El Peso
Atómico se
refiere a la
masa por mol
de sustancia
El Numero de
Avogadro de un
elemento, es el
número de
átomos o
moléculas en un
mol

9. Es la de
minúsculas
partículas
esféricas,
indivisibles
e
inmutables,
iguales
entre sí en
cada
elemento
químico.
Dedujo que
el átomo
debía de ser
una esfera
de materia
cargada
positivament
e, en cuyo
interior
estaban
incrustados
los
electrones.
Dedujo que el
átomo debía
estar
formado por
una corteza c
on los
electrones
girando
alrededor de
un núcleo
central
cargado
positivament
e.
Propuso un
nuevo
modelo
atómico,
según el cual
los electrones
giran
alrededor del
núcleo en
unos niveles
bien
definidos.
Dentro de un
mismo nivel
energético
existen
subniveles
Describe a
los electrones
por medio de
una función.
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+ - +-

10. Las fuerzas que mantienen juntos a los átomos, se llaman fuerza
cohesivas. Estos enlaces interatómicos pueden calificarse en primarios o
segundarios. La fuerza de estos enlaces, así como su capacidad para
reformarse después de su separación determinan las propiedades físicas
del material. Los enlaces atómicos primarios pueden ser de tres tipos
Enlaces
Iónicos
Mecánicos
Covalentes
• Unión de un metal
con un no metal
• Unión entre dos
átomos no metales
• Unión de dos no
metales

11. Las Fuerzas
Intermoleculares, son
fuerzas de atracción y
repulsión entre las
moléculas. El
comportamiento
molecular depende en
gran medida del
equilibrio o falta de él.
Las fuerzas de atracción
explican la cohesión de
las moléculas en los
estados liquido y sólido
de la materia. Estas
fuerzas son responsables
de muchos fenómenos
físico-químicos como la
adhesión, rozamiento,
difusión, tensión
superficial y la
viscosidad.

12. De
Orientació
n
• Es la primera fuerza de tipo atractivo, conduce a lo que se llama energía de orientación
y está presente en las agrupaciones moleculares
De
Inducción
• Este tipo de fuerza se presenta entre moléculas con dipolo permanente y otra sin esto,
las cargas contrarias quedan orientadas como en el primer caso, pero la energía en este
caso es de inducción
De
Repulsión
• La cuarta fuerza necesariamente grande y repulsiva, se manifiesta cuando las nubes
electrónicas saturadas de electrones empiezan a traslaparse. Esta energía se conoce
como energía de repulsión de LONDON y predominan sobre las energías anteriores.
De
Dispersión
• Es la tercera clase de fuerza que conduce a la energía de dispersión, explica el
comportamiento de los gases nobles y al mismo tiempo resulta ser el principal
contribuyente a la atracción de Van der Waals. La energía de dispersión se atribuye a la
atracción entre dos dipolos inducidos

13. Aunque los minerales en bruto no tengan, en general, una
forma exterior definida, tienen átomos perfectamente
ordenados en formas geométricas, y a esto se deben una
gran parte de sus características. A esta ordenación interna
se denomina estructura, formada en realidad por tres tipos
de ella: la estructura cristalina, la estructura granular, y la
estructura micrográfica

14. Estructura Cristalina
En ésta, los átomos están ordenados en el espacio según una red
geométrica constituida por repetición de un elemento básico
llamado cristal, cuyas dimensiones son del orden de 10-8 cm. Como
no es posible observar los cristales ni aún con los microscopios
más potentes, se recurre para estudiarlos a métodos indirectos, con
el de la difracción de los rayos X cuando pasan a través de ellos.
Para iniciar el estudio de las estructuras cristalinas es importante
tener presente los siguientes conceptos: red espacial, celta unitaria
y puntos reticulares.

15. Es el conjunto de líneas y planos
imaginarios que pasan por los
puntos donde
están ubicados los iones o
átomos en el espacio ocupado
por el cristal.
Red
Espacial Es la agrupación de átomos más
pequeña que se caracteriza por
presentar la
simetría de la red espacia. La
red espacial está formada por
un gran número de celdas
unitarias
Celda
Unitaria
Estos son las intersecciones de
las líneas de la red espacial. Lo
más
importante de la red espacial es
que cada punto reticular en
cualquier dirección tiene
agrupamiento atómico idéntico
Puntos
Reticulares

16. RED CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO (bcc)
La celda unitaria de la red cúbica centrada en el cuerpo es un ordenamiento
atómico en el cual un átomo está en contacto con otros idénticos, ubicados
en los vértices de un cubo imaginario.
Los átomos de los vértices del cubo son compartidos entre las 8 celdas vecinas y el del
centro pertenece por entero a la celda que estamos considerando. El número de átomos
que contiene la celda unitaria de la red bcc es:
1/8 átomo x 8 vértices = 1 átomo
1 átomo en el centro = 1 átomo__
Total = 2 átomos

17. RED CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS (fcc)
En la celda unitaria de la red cúbica centrada en las caras, los átomos están
situados uno en cada vértice del cubo imaginario y otro en cada centro de
cara.
Como los átomos de los vértices pertenecen a los 8 cubos que existen alrededor de cada
vértice, y los de la cara, a los dos cubos de la red que tengan esa cara en común, el
número real de átomos que contiene la celda unitaria es:
1/8 átomo x 8 vértices = 1 átomo
½ átomos x 6 caras = 3 átomo_
Total = 4 átomos

18. RED HEXAGONAL COMPACTA (hcp)
En la celda unitaria de la red hexagonal compacta los átomos
se hallan distribuidos en los vértices de un prisma hexagonal y
en el centro de las bases del mismo, existiendo además otros
tres átomos que se sitúan en los centros de los prismas
triangulares alternativos en los que puede descomponerse el
prisma hexagonal.

19. PARÁMETROS DE UNA CELDA UNITARIA
Los tres sistemas de mayor importancia en el estudio de las
estructuras cristalinas son: bcc, fcc y hcp. Cada uno de estos
sistemas pueden ser descritos mediante los siguientes parámetros:

20. Shackelford y Güemes. 1998. Introducción a la Ciencia de los Materiales para
Ingenieros. Cuarta Edición. Madrid. Prentice Hall Iberia.
Smith. 2000. Fundamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales. Tercera Edición.
España. Mc Graw Hill.
Pytel Andrew, Singer Ferdinand.1994. Resistencia de los Materiales. México.
Oxford University Press. 4º Edicion