leonardo licon c.l 27.000.194 seccion 1A

1. átomo
son atraídos por los protones en un núcleo atómico por esta fuerza electromagnética. Los
protones y los neutrones en el núcleo son atraídos el uno al otro por una fuerza diferente, la
fuerza nuclear, que es generalmente más fuerte que la fuerza electromagnética que repele los
protonescargadospositivamente entre sí. Bajo ciertas circunstancias, la fuerza electromagnética
repelentese vuelve más fuerte que la fuerza nuclear y los nucleones pueden ser expulsados del
núcleo, dejando tras de sí un elemento diferente: desintegración nuclear que resulta en
transmutación nuclear.
El número de protones en el núcleo define a qué elemento químico pertenece el átomo: por
ejemplo, todos los átomos de cobre contienen 29 protones. El número de neutrones define el
isótopo del elemento.3 El número de electrones influye en las propiedades magnéticas de un
átomo. Los átomos pueden unirse a otro u otros átomos por enlaces químicos para formar
compuestosquímicostalescomomoléculas.Lacapacidad de los átomos de asociarse y disociarse
esresponsable de la mayor parte de los cambios físicos observados en la naturaleza y es el tema
de la disciplina de la química.
No todala materiadel universoestácompuesta de átomos. La materia oscura constituye más del
universo que la materia y no se compone de átomos, sino de partículas de un tipo actualmente
desconocido.
Estructura atómica
Partículas subatómicas
A pesar de que átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por varias partículas
subatómicas.El átomocontiene protones, neutronesyelectrones,conlaexcepcióndel hidrógeno-
1, que no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los
protonesyneutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.
El electróneslapartícula másligerade cuantas componenel átomo, con una masa de 9,11 · 10−31
kg. Tiene unacarga eléctricanegativa,cuyamagnitudse define comolacarga eléctrica elemental,
y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental. Los
protones tienen una masa de 1,67 · 10−27 kg, 1836 veces la del electrón, y una carga positiva
opuesta a la de este. Los neutrones tienen una masa de 1,69 · 10−27 kg, 1839 veces la del
electrón,y no poseen carga eléctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferiores
dentro del núcleo, debido a la energía potencial del mismo; y sus tamaños son similares, con un
radio del orden de 8 · 10−16 m o 0,8 femtómetros (fm).7
El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que constituyen un estado ligado de
quarksu y d, partículasfundamentales recogidas en el modelo estándar de la física de partículas,
con cargas eléctricas iguales a +2/3 y −1/3 respectivamente, respecto de la carga elemental. Un
protón contiene dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón contiene dos d y un u, en
consonancia con la carga de ambos.

2. El núcleo atómico
Los protones y neutrones de un átomo se encuentran ligados en el núcleo atómico, en la parte
central del mismo. El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de
nucleones,el númeromásicoA,8locual es muchomenorque el tamaño del átomo, cuyo radio es
del orden de 105 fm o 1 ångström (Å). Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza
nuclear, que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas, lo cual
permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones.9
Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones, que se denomina
número atómico y se representa por Z. Los átomos de un elemento dado pueden tener distinto
número de neutrones: se dice entonces que son isótopos. Ambos números conjuntamente
determinan el núclido.
El núcleo atómico puede verse alterado por procesos muy energéticos en comparación con las
reacciones químicas. Los núcleos inestables sufren desintegraciones que pueden cambiar su
númerode protonesyneutronesemitiendoradiación.Unnúcleopesadopuede fisionarse enotros
más ligeros en una reacción nuclear o espontáneamente. Mediante una cantidad suficiente de
energía, dos o más núcleos pueden fusionarse en otro más pesado.
En átomos con número atómico bajo, los núcleos con una cantidad distinta de protones y
neutrones tienden a desintegrarse en núcleos con proporciones más parejas, más estables. Sin
embargo,para valoresmayoresdel númeroatómico,larepulsiónmutuade los protones requiere
una proporción mayor de neutrones para estabilizar el núcleo.
Nube de electrones
Los electrones en el átomo son atraídos por los protones a través de la fuerza electromagnética.
Esta fuerza los atrapa en un pozo de potencial electrostático alrededor del núcleo, lo que hace
necesaria una fuente de energía externa para liberarlos. Cuanto más cerca está un electrón del
núcleo, mayor es la fuerza atractiva, y mayor por tanto la energía necesaria para que escape.
Los electrones, como otras partículas, presentan simultáneamente propiedades de partícula
puntual yde onda,y tiendenaformarun ciertotipode onda estacionariaalrededordel núcleo,en
reposo respecto de este. Cada una de estas ondas está caracterizada por un orbital atómico, una
función matemática que describe la probabilidad de encontrar al electrón en cada punto del
espacio.El conjuntode estosorbitalesesdiscreto,esdecir,puede enumerarse,comoespropioen
todo sistema cuántico. La nube de electrones es la región ocupada por estas ondas, visualizada
como una densidad de carga negativa alrededor del núcleo.

3. Historia de la teoría atómica
El concepto de átomo existe desde la antigua Grecia propuesto por los filósofos griegos
Demócrito, Leucipo y Epicuro, sin embargo, no se generó el concepto por medio de la
experimentación sino como una necesidad filosófica que explicara la realidad, ya que, como
proponían estos pensadores, 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 todosloscuerposmacroscópicosque nos rodean.17 El siguiente avance significativo no se
realizóhastaque en 1773 el químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier postuló su enunciado:
«La materiano se crea ni se destruye, simplemente se transforma». La ley de conservación de la
masa o ley de conservación de la materia; demostrado más tarde por los experimentos del
químicoinglésJohnDaltonquienen1804, luegode medir la masa de los reactivos y productos de
una reacción,yconcluyóque lassustancias están compuestas de átomos esféricos idénticos para
cada elemento, pero diferentes de un elemento a otro.18
Luego en 1811, el físico italiano Amedeo Avogadro, postuló que a una temperatura, presión y
volumen dados, un gas contiene siempre el mismo número de partículas, sean átomos o
moléculas,independientemente de la naturaleza del gas, haciendo al mismo tiempo la hipótesis
de que los gases son moléculas poliatómicas con lo que se comenzó a distinguir entre átomos y
moléculas.19
El químico ruso Dmítri Ivánovich Mendeléyev creó en 1869 una clasificación de los elementos
químicosenordencreciente de sumasa atómica, remarcando que existía una periodicidad en las
propiedadesquímicas.Este trabajofue el precursorde latablaperiódicade loselementoscomo la
conocemos actualmente.20
La visiónmodernade suestructurainternatuvoque esperar hasta el experimento de Rutherford
en 1911. Este experimento llevó al modelo atómico de Rutherford que no podía explicar
adecuadamente la estabilidad de los átomos ni los espectros atómicos, por lo que Niels Bohr
formulósumodeloatómicode Bohrentérminosheurísticos, que daba cuenta de esos hechos sin
explicarlosconvenientemente.Posterioresdescubrimientos científicos, como la teoría cuántica, y
avancestecnológicos,comoel microscopioelectrónico,han permitido conocer con mayor detalle
las propiedades físicas y químicas de los átomos.
Evolución del modelo atómico
La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los
descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una
exposiciónde losmodelosatómicospropuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos
de ellossoncompletamente obsoletosparaexplicarlosfenómenosobservadosactualmente,pero
se incluyen a manera de reseña histórica.

4. Modelo de Dalton
Fue el primermodeloatómicocon basescientíficas,fue formuladoen1803 por JohnDalton,quien
imaginaba a los átomos como diminutas esferas.22 Este primer modelo atómico postulaba:
La materiaestáformadapor partículasmuy pequeñasllamadas átomos, que son indivisibles y no
se pueden destruir.
Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades
propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas.
Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
Los átomosde elementosdiferentesse pueden combinar en proporciones distintas y formar más
de un compuesto.
Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la
radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones(p+).
Modelo de Thomson
Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph John Thomson, se determinó que la
materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba
constituidaporelectrones,loscualesse encontraban, según este modelo, inmersos en una masa
de carga positivaamanerade pasasen unpastel (de laanalogía del inglésplum-puddingmodel) o
uvas en gelatina. Posteriormente Jean Perrin propuso un modelo modificado a partir del de
Thomsondonde las«pasas» (electrones) se situabanenlaparte exterior del «pastel» (protones).
Para explicarlaformaciónde iones,positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro
de la estructura atómica, Thomson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube
positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El
númerode cargas negativaserael adecuadopara neutralizarlacarga positiva.Enel caso de que el
átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería
negativa.De estaforma,explicabalaformaciónde iones;perodejósinexplicaciónlaexistencia de
las otras radiaciones.

5. Modelo de Rutherford
Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos
enlo que hoyse conoce comoel experimentode Rutherforden1911. Representaunavance sobre
el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una
negativa.Sinembargo,adiferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un
núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los
electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un
espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del
átomo del público no científico.
Rutherfordpredijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior
(Thomson), no se habla de este.
Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias:
Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy
comprobadasmediante datosexperimentales.Segúnlasleyes de Maxwell, una carga eléctrica en
movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de
radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se
destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.
No explicaba los espectros atómicos.
Modelo de Bohr
Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de
partida el modelo de Rutherford. Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y
emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por
Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.
«El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose
alrededordel núcleoenórbitasbiendefinidas».Lasórbitasestáncuantizadas(lose- pueden estar
solo en ciertas órbitas)Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor
energía. Los electrones no irradian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.
Los electronespuedensaltarde unaa otra órbita.Si lo hace desde una de menor energía a una de
mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía
asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de
radiación (luz).
El mayoréxitode Bohr fue dar laexplicaciónal espectrode emisióndelhidrógeno,perosolola luz
de este elemento proporciona una base para el carácter cuántico de la luz, el fotón es emitido
cuando un electrón cae de una órbita a otra, siendo un pulso de energía radiada.

6. Estructura Cristalina
Los nudos de las distintas celdillas, señalados por bolitas negras en las figuras de las redes de
Bravais, son todos equivalentes y no están ocupados necesariamente por un único átomo. En
determinadosmateriales cada nudo puede tener asociado una molécula, un grupo de átomos, o
incluso, un grupo de moléculas. Esto es particularmente frecuente en el caso de materiales
cerámicos y poliméricos.
Al átomo, moléculaogrupode átomoso de moléculas que se debe asociar a cada nudo de la red
para reproducir todo el cristal se lo denomina base o motivo. Así pues, una estructura cristalina
real —uncristal— se construye colocandounabase encada una de lasposiciones marcadas por la
redde Bravaiscorrespondiente (o sea en sus nudos). Es decir, los términos «red» y «estructura»
no sonsinónimosynodeberíanconfundirse,aunque esrelativamentefrecuente verlosempleados
de modo incorrecto. Esquemáticamente, podemos resumir esta idea diciendo que estructura
cristalina = red espacial + base.
Celda unitaria
La estructura cristalina de un material (la disposición de los átomos dentro de un tipo dado de
cristal) se puede describirentérminos de su celda unitaria. La celda unitaria es una pequeña caja
que contiene unoomás átomosdispuestosen3 dimensiones. Las celdas unitarias apiladas en un
espaciotridimensional describenladisposiciónenmasade losátomosdel cristal.La célulaunitaria
está representada en términos de sus parámetros de red, que son las longitudes de los bordes
celulares(a,by c) y losángulosentre ellos(alfa,betaygamma),mientrasque lasposicionesde los
átomosdentrode la celdaunitariase describen por el conjunto de posiciones atómicas (xi, yi, zi)
medidas desde un punto de red. Comúnmente, las posiciones atómicas se representan en
términos de coordenadas fraccionales, en relación con las longitudes de la celda unitaria.
Indices de Miller
Los vectoresyplanos en una red cristalina se describen mediante la notación de índice Miller de
tresvalores.Utiliza los índices ℓ, m, yn como parámetros direccionales, que están separados por
90 ◦, y por lo tanto son ortogonales.
Por definición,lasintaxis(ℓmn) denotaunplanoque intercepta los tres puntos a1 / ℓ, a2 / m, y a3
/ n, o algúnmúltiplode losmismos.Esdecir,losíndicesde Millersonproporcionalesalas inversas
de las intercepcionesdelplanoconlaceldaunitaria(enlabase de los vectoresde celosía).Si unoo
más de losíndicesescero, significaque losplanos no intersecan ese eje (es decir, la intersección
es"en el infinito"). Un plano que contiene un eje de coordenadas se traduce de modo que ya no
contengaese eje antesde que susíndicesde Millerseandeterminados. Los índices de Miller para
un plano son enteros sin factores comunes. Los índices negativos se indican con barras
horizontales,comoen(123).En un sistemade coordenadasortogonalesparaunacélulacúbica,los
índices de Miller de un plano son las componentes cartesianas de un vector normal al plano.

7. Estructuras cúbicas[editar]
Para el caso especial de loscristalescúbicossimples,losvectoresreticulares son ortogonales y de
igual longitud(usualmente denominados a); Similarmente para el retículo recíproco. Así pues, en
este caso común,losíndicesde Miller(ℓmn) y[ℓmn] indicansimplemente normales / direcciones
en coordenadas cartesianas. Para los cristales cúbicos con una constante de celosía a, la
separación d entre planos de celdas adyacentes (ℓmn) es (desde arriba):
{textstyle d{mathcal {lmn}}=adiv{sqrt{l^{2}+m^{2}+n^{2}}}} {textstyled{mathcal {lmn}}=adiv
{sqrt {l^{2}+m^{2}+n^{2}}}}
Debidoa lasimetríade los cristalescúbicos,esposible cambiar el lugar y el signo de los enteros y
tener direcciones y planos equivalentes:
Las coordenadasen corchetes angulares tales como ⟨100⟩ indican una familia de direcciones que
son equivalentesdebidoaoperacionesde simetría,talescomo [100], [010], [001] o el negativo de
cualquiera de esas direcciones.
Las coordenadas entre corchetes como {100} denotan una familia de normales planos que son
equivalentesdebidoa operaciones de simetría, de la misma manera que los corchetes angulares
indican una familia de direcciones.
Clasificación
La propiedaddefinitoriade uncristal essu inherente simetría,conloque queremosdecirque bajo
ciertas 'operaciones' el cristal permanece sin cambios. Todos los cristales tienen simetría de
traslación en tres direcciones, pero algunos también tienen otros elementos de simetría. Por
ejemplo, girar el cristal 180 ° alrededor de un cierto eje puede dar como resultado una
configuración atómica que es idéntica a la configuración original. Se dice entonces que el cristal
tiene unadoble simetríarotacional alrededorde este eje.Ademásde simetrías rotacionales como
ésta, un cristal puede tener simetrías en forma de planos de espejo y simetrías de traslación, y
también las llamadas "simetrías compuestas", que son una combinación de simetrías de
translación y simetrías de espejo. Una clasificación completa de un cristal se logra cuando todas
estas simetrías inherentes del cristal se identifican.
Redes cristalinas
Estas redes cristalinas son un agrupamiento de estructuras cristalinas según el sistema axial
utilizado para describir su red. Cada sistema de red consiste en un conjunto de tres ejes en una
disposición geométrica particular. Hay siete sistemas de celosía. Son similares pero no
exactamente iguales a los siete sistemas de cristal ya las seis familias de cris

8. Familia/
Red
cristalina
Simetría Redes de Bravais
Primitiva
Centrada en la
base
Centrada en el
cuerpo
Centrada en un
lado
Triclínico Ci
Monoclínico C2h
Ortorómbico D2h

9. Familia/
Red
cristalina
Simetría Redes de Bravais
Tetragonal D4h
Hexagonal D6h
Cúbico Oh

10. El sistema cúbico (o isométrico) más simple y simétrico tiene la simetría de un cubo, es decir,
presentacuatroejesde rotacióntriplesorientadosa109,5 ° (el ángulotetraédrico)conrespectoal
otro. Estostres ejesse encuentranalo largo de las diagonales del cuerpo del cubo. Los otros seis
sistemas de redes son hexagonales, tetragonales, romboédricos (a menudo confundidos con el
sistema de cristal trigonal), ortorrómbicos, monoclinicos y triclinicos.
Defectos e impurezas
Los cristalesrealespresentandefectos o irregularidades en sus disposiciones ideales y son estos
defectoslosque determinancríticamente muchasde laspropiedadeseléctricasymecánicasde los
materiales reales. Cuando un átomo sustituye a uno de los principales componentes atómicos
dentrode la estructuracristalina,puede producirse unaalteraciónenlas propiedades eléctricas y
térmicas del material. Las impurezas también pueden manifestarse como impurezas de spin en
ciertosmateriales.Lainvestigaciónsobre lasimpurezasmagnéticasdemuestra que una alteración
sustancial de ciertas propiedades, como el calor específico, puede verse afectada por pequeñas
concentraciones de una impureza, como por ejemplo las impurezas en las aleaciones
ferromagnéticas semiconductoras pueden conducir a propiedades diferentes tal como se
predijeron por primera vez a finales de los años sesenta. Las dislocaciones en la red cristalina
permiten cortar a una tensión inferior a la necesaria para una estructura cristalina perfecta.
Predicción de la estructura
La dificultad de predecir estructuras cristalinas estables basadas en el conocimiento solo de la
composiciónquímicahasidodurante muchotiempounobstáculoenel camino hacia el diseño de
materiales totalmente computacionales. Ahora, con algoritmos más potentes y computación de
altorendimiento,se puedenpredecirestructurasde complejidadmediautilizando enfoques tales
como algoritmos evolutivos, muestreo aleatorio o metadinámica.
Las estructurascristalinasde lossólidosiónicos simples (por ejemplo, NaCl o sal de mesa) se han
racionalizado durante mucho tiempo en términos de las reglas de Pauling, establecidas por
primera vez en 1929 por Linus Pauling, a quien muchos han llamado "padre del vínculo químico"
Pauling también consideró la naturaleza de las fuerzas interatómicas en los metales y concluyó
que alrededorde lamitadde loscinco d-orbitalesde losmetalesde transición están involucrados
en la unión, siendo los restantes d-orbitales no vinculantes responsables de las propiedades
magnéticas.Porlotanto, fue capaz de correlacionar el número de d-orbitales en la formación de
enlaces con la longitud del enlace, así como muchas de las propiedades físicas de la sustancia.
Posteriormente introdujoel orbitalmetálico,unorbital extranecesarioparapermitirlaresonancia
desinhibida de los enlaces de valencia entre varias estructuras electrónicas.

11. Polimorfismo
El polimorfismo es la ocurrencia de múltiples formas cristalinas de un material. Se encuentra en
muchos materiales cristalinos incluyendo polímeros, minerales y metales. Según las reglas de
Gibbsde equilibriode fase,estasfasescristalinasúnicasdependende variablesintensivas como la
presión y la temperatura. El polimorfismo está relacionado con la alotropía, que se refiere a los
sólidoselementales.Lamorfologíacompletade un material se describe por polimorfismo y otras
variablestalescomohábito de cristal, fracción amorfa o defectos cristalográficos. Los polimorfos
tienen diferentes estabilidades y pueden convertir espontáneamente desde una forma
metaestable (o forma termodinámicamente inestable) a la forma estable a una temperatura
particular. Tambiénexhibendiferentespuntosde fusión,solubilidadesypatronesde difracción de
rayos X.
Propiedades físicas
Estructura del Diamante.
Veinte de las32 clasesde cristal son piezoeléctricas, y los cristales pertenecientes a una de estas
clases(gruposde puntos) muestranpiezoelectricidad. Todas las clases piezoeléctricas carecen de
un centrode simetría.Cualquiermaterial desarrolla una polarización dieléctrica cuando se aplica
un campo eléctrico, pero una sustancia que tiene tal separación de carga natural incluso en
ausencia de un campo se denomina material polar. El hecho de que un material sea polar o no
estádeterminadoúnicamente porsuestructuracristalina. Sólo 10 de los 32 grupos de puntos son
polares. Todos los cristales polares son piro eléctricos, por lo que las 10 clases de cristal polar se
denominan a veces clases piro eléctricas.
Hay algunas estructuras de cristal, notablemente la estructura de perovskite, que exhiben
comportamientoferro eléctrico. Esto es análogo al ferromagnetismo, en que, en ausencia de un
campo eléctricodurante laproducción,el cristal ferroeléctriconoexhibe una polarización. Tras la
aplicaciónde uncampo eléctricode magnitudsuficiente,el cristal se polariza permanentemente.
Esta polarización puede ser invertida por una contra-carga suficientemente grande, de la misma
manera que un ferro magneto puede ser invertido. Sin embargo, aunque se llaman ferro
eléctricos, el efecto es debido a la estructura cristalina (no a la presencia de un metal ferroso).

12. Sede genovés
Integrante:
LeonardoliconC.l 27.000194
Sección1A
ING MECANICA
Porlamar, enero del 2017