TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA
EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍN
ATOMOS Y ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Autor:
Kevin G, Castillo P.
C.I:23.539.993
Maturín, Febrero del 2017

2. INTRODUCCION.
Cada sustancia del universo está formada por pequeñas partículas llamadas
átomos; son estudiados por la química, que surgió en la edad media y que estudia la
materia. Para comprender los átomos, cientos de científicos han anunciado una serie de
teorías que nos ayudan a comprender su complejidad. Durante el renacimiento, la
química fue evolucionando; a finales del siglo XVIII se descubren los elementos y en el
siglo XIX se establecen leyes de la combinación y la clasificación periódica de los
elementos y se potencia el estudio de la constitución de los átomos.
La mayoría de los materiales sólidos no metálicos con los que uno a diario
esta en contacto, encuentra que no hay diferencia característica entre su forma externa
y la de casi todos los objetos metálicos. De aquí que resulte bastante sorprendente para
la mayoría de la gente saber que los materiales metálicos poseen una estructura
cristalina, mientras que materiales como la madera, plásticos, papel, vidrio y otros no la
poseen, éste tipo de materiales tienen un arreglo al azar en sus partículas de manera
que logran rigidez a la temperatura ambiente Muchas de las propiedades de los metales
tales como la densidad, dureza, punto de fusión, conductividad eléctrica y calorífica
están relacionadas con la estructura cristalina y también con el enlace metálico. Sin
embargo, ninguna depende tanto de la estructura cristalina como las propiedades
mecánicas tales como la maleabilidad, ductilidad, resistencia a la tensión, temple y
capacidad de hacer aleaciones.

3. El átomo.
El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con
propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes
más elemental sin propiedades químicas bien definidas. Cada elemento
químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura
electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos
químicos.

4. Estructura del átomo
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. - El
núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los
protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los
neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.
Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de
protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los
demás, es el número atómico y se representa con la letra Z. - La corteza es la
parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa.
Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un
electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón. Los átomos son
eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de
electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.
Modelo de átomo de He (isótopo 4-He) Isótopos La suma del número de protones
y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se
representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se
caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de
neutrones. Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que
se diferencian en su número másico. Para representar un isótopo, hay que indicar
el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como
índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.

6. Teoría de Dalton John Dalton,
A principios del siglo XIX estudió la forma en que los
diversos elementos se combinan entre sí para formar compuestos
químicos. Aunque muchos otros científicos, empezando por los
antiguos griegos, habían afirmado ya que las unidades más pequeñas
de una sustancia eran los átomos, se considera a Dalton como una de
las figuras más significativas de la teoría atómica porque la convirtió
en algo cuantitativo. Dalton mostró que los átomos se unían entre sí
en proporciones definidas. Las investigaciones demostraron que los
átomos suelen formar grupos llamados moléculas. Cada molécula de
agua, por ejemplo, está formada por un único átomo de oxígeno (O) y
dos átomos de hidrógeno (H) unidos por una fuerza eléctrica
denominada enlace químico, por lo que el agua se simboliza como
HOH o H2O. Véase Reacción química.

7. Ley de Avogadro
El estudio de los gases atrajo la atención del físico italiano
Amedeo Avogadro, que en 1811 formuló una importante ley que lleva su
nombre (véase ley de Avogadro). Esta ley afirma que dos volúmenes
iguales de gases diferentes contienen el mismo número de moléculas si
sus condiciones de temperatura y presión son las mismas. Si se dan esas
condiciones, dos botellas idénticas, una llena de oxígeno y otra de helio,
contendrán exactamente el mismo número de moléculas. Sin embargo, el
número de átomos de oxígeno será dos veces mayor puesto que el
oxígeno es diatómico.

8. El átomo nuclear de Rutherford
El descubrimiento de la naturaleza de las emisiones radiactivas
permitió a los físicos profundizar en el átomo, que según se vio consistía
principalmente en espacio vacío. En el centro de ese espacio se encuentra el
núcleo, que sólo mide, aproximadamente, una diezmilésima parte del
diámetro del átomo. Rutherford dedujo que la masa del átomo está
concentrada en su núcleo. También postuló que los electrones, de los que ya
se sabía que formaban parte del átomo, viajaban en órbitas alrededor del
núcleo. El núcleo tiene una carga eléctrica positiva; los electrones tienen
carga negativa. La suma de las cargas de los electrones es igual en magnitud
a la carga del núcleo, por lo que el estado eléctrico normal del átomo es
neutro.

9. El átomo de Bohr
Para explicar la estructura del átomo, el físico danés Niels
Bohr desarrolló en 1913 una hipótesis conocida como teoría atómica de Bohr
(véase teoría cuántica). Bohr supuso que los electrones están dispuestos en
capas definidas, o niveles cuánticos, a una distancia considerable del núcleo.
La disposición de los electrones se denomina configuración electrónica. El
número de electrones es igual al número atómico del átomo: el hidrógeno tiene
un único electrón orbital, el helio dos y el uranio 92. Las capas electrónicas se
superponen de forma regular hasta un máximo de siete, y cada una de ellas
puede albergar un determinado número de electrones. La primera capa está
completa cuando contiene dos electrones, en la segunda caben un máximo de
ocho, y las capas sucesivas pueden contener cantidades cada vez mayores.
Ningún átomo existente en la naturaleza tiene la séptima capa llena. Los
"últimos" electrones, los más externos o los últimos en añadirse a el
comportamiento químico del átomo.

10. Estructura cristalina.
La estructura cristalina es la forma sólida de cómo se ordenan y
empaquetan 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. 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.

11. Estructura.
Si nos fijamos con detenimiento, en estos gráficos existe
siempre una fracción de los mismos que se repite. Asimismo, los
cristales, átomos, iones o moléculas se empaquetan y dan lugar a
motivos que se repiten del orden de 1 Ángstrom = 108 cm; a esta
repetitividad, en tres, 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 de un cristal
de cloruro de sodio, un típico ejemplo de un compuesto iónico. Las
esferas púrpuras son cationes de sodio, y las esferas verdes son aniones
de cloruro.

12. Diferencia entre vidrios y cristales.
En ocasiones la repetitividad se rompe o no es exacta, y esto
diferencia los vidrios y los cristales, los vidrios generalmente se denominan
materiales amorfos (desordenados o poco ordenados). No obstante, la
materia no es totalmente ordenada o desordenada (cristalina o no cristalina) y
nos encontramos una gradación continua del orden en que está organizada
esta materia (grados de cristalinidad), en donde los extremos serían
materiales con estructura atómica perfectamente ordenada (cristalinos) y
completamente desordenada (amorfos). Estructura cristalina ordenada. En la
estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los elementos
que se repiten son átomos o iones enlazados entre sí, de manera que
generalmente no se distinguen unidades aisladas; estos enlaces proporcionan
la estabilidad y dureza del material. En los materiales orgánicos se distinguen
claramente unidades moleculares aisladas, caracterizadas por uniones
atómicas muy débiles, dentro del cristal. Son materiales más blandos e
inestables que los inorgánicos.