atomos y estructuras

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
CÁTEDRA: CIENCIAS DE LOS MATERIALES
ATOMOS Y SU
ESTRUCTURAS
ELABORADO POR:
ALFREDO AMAYA.
C.I. V-20.864.621 – COD.: 46
PROFESOR: JULIAN CARNEIRO
MARACAIBO, MAYO DE 2016

2. INTRODUCCION
Desde la antigüedad el hombre ha creado ideas y teorías filosóficas sobre
el átomo, específicamente sobre la composición, estructura, naturaleza de sus
partes y concepto; a tal grado que hoy en día existen estudios serios y profundos
sobre tales temas, los que a continuación se abordan de forma breve.
a. Concepto de átomo.
La palabra átomo proviene del Latín atomus, y, básicamente, del
griego átomos, así
a = sin; no; negativo
tomo = división; partir
por lo que átomo significa indivisible (sin dividir; que no se puede partir); aunque
hoy en día se sabe que el átomo si se puede dividir en partículas más pequeñas
(sub-partículas),
como el electrón, protón y neutrón.
En la época antigua (460 a.C.), el griego Leucipo fue el primer hombre en
preguntar se de que está formada la materia, y desde entonces muchos lo han
hecho y han presentado
sus respuestas al mundo; hoy sabemos que la materia si está formada por
átomos, los cuales constituyen la unidad básica estructural de toda la materia. Sin
embargo, recordemos que
existen materia pura (elementos químicos) y materia compuesta
(aire, alcohol, agua, sales, etc.), y que el átomo representa a la primera clase de
materia y la molécula a la segunda,
por lo que el concepto correcto de átomo es el siguiente:
ES LA PARTICULA MAS PEQUEÑA Y REPRESENTATIVA DE UN ELEMENTO
QUIMICO, Y PUEDE TENER ACTIVIDAD QUIMICA

3. DESARROLLO
Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia que tiene
las propiedades de un elemento químico. Cada sólido, líquido,
gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. Los átomos son
muy pequeños; los tamaños típicos son alrededor de 100 pm (diez mil
millonésima parte de un metro). No obstante, los átomos no tienen límites
bien definidos y hay diferentes formas de definir su tamaño que dan valores
diferentes pero cercanos. Los átomos son lo suficientemente pequeños para
que la física clásica dé resultados notablemente incorrectos. A través del
desarrollo de la física, los modelos atómicos han incorporado principios
cuánticos para explicar y predecir mejor su comportamiento.
MODELO ATOMICO
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la
materia.
Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la
materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas
en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego
quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser
eternos, inmutables e indivisibles.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los
filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea
de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.
Año Científico
Descubrimientos
experimentales
Modelo atómico
1808
John Dalton
Durante el s.XVIII y principios
del XIX algunos científicos
habían investigado distintos
aspectos de las reacciones
químicas, obteniendo las
llamadas leyes clásicas de la
Química.
La imagen del átomo expuesta
por Dalton en su teoría atómica,
para explicar estas leyes, es la de
minúsculas partículas esféricas,
indivisibles e inmutables,
iguales entre sí
en cada
elemento
químico.
1897
Demostró que dentro de los
átomos hay unas partículas
diminutas, con carga eléctrica
negativa, a las que se
llamó electrones.
De este descubrimiento dedujo
que el átomo debía de ser una
esfera de materia cargada
positivamente, en cuyo interior
estaban incrustados los
electrones.

4. J.J.
Thomson
(Modelo atómico
de Thomson.)
1911
E.
Rutherford
Demostró que los átomos no
eran macizos, como se creía,
sino que están vacíos en su
mayor parte y en su centro
hay un diminuto núcleo.
Dedujo que el átomo debía estar
formado por una corteza con los
electrones girando alrededor de
un núcleo central cargado
positivamente.
(Modelo atómico
de Rutherford.)
1913
Niels Bohr
Espectros
atómicos discontinuos
originados por la radiación
emitida por los átomos
excitados de los elementos en
estado gaseoso.
Propuso un nuevo modelo
atómico, según el cual los
electrones giran alrededor del
núcleo en unos niveles bien
definidos.
(Modelo atómico
de Bohr.)
Un modelo atómico es una representación estructural de un átomo, que trata
de explicar su comportamiento y propiedades. A lo largo del tiempo existieron
varios modelos atómicos y algunos más elaborados que otros:
Modelo atómico de Demócrito, el primer modelo atómico, postulado por el
filósofo griego Demócrito.(450 a.C)
Modelo atómico de Dalton, que surgió en el contexto de la química, el
primero con bases científicas.(1803)
Modelo atómico de Thomson, o modelo del pudín, donde los electrones son
como las "frutas" dentro de una "masa" positiva.(1904)

5. Modelo del átomo cúbico de Lewis, donde los electrones están dispuestos
según los vértices de un cubo, que explica la teoría de la valencia.(1902)
Modelo atómico de Rutherford, el primero que distingue entre el núcleo
central y una nube de electrones a su alrededor.(1911)
Modelo atómico de Bohr, un modelo cuantizado del átomo, con electrones
girando en órbitas circulares.(1913)
Modelo atómico de Sommerfeld, una versión relativista del modelo de
Rutherford-Bohr.(1916)
Modelo atómico de Schrödinger, un modelo cuántico no relativista donde los
electrones se consideran ondas de materia existente.(1924)

6. ESTRUCTRA DE UN ATOMO
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

7. 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.
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.

9. PARTICULAS SUBATOMICAS
Una partícula subatómica es una partícula más pequeña que el átomo.
Puede ser una partícula elemental o una compuesta, a su vez, por otras
partículas subatómicas, como son los quarks, que componen los
protones y neutrones. No obstante, existen otros tipos de partículas
subatómicas, tanto compuestas como elementales, que no son parte del
átomo, como es el caso de los neutrinos y bosones.
La mayoría de las partículas elementales que se han descubierto y
estudiado no pueden encontrarse en condiciones normales en la Tierra,
generalmente porque son inestables (se descomponen en partículas ya
conocidas), o bien, son difíciles de producir de todas maneras. Estas
partículas, tanto estables como inestables, se producen al azar por la
acción de los rayos cósmicos al chocar con átomos de la atmósfera, y
en los procesos que se dan en los aceleradores de partículas, los cuales
imitan un proceso similar al primero, pero en condiciones controladas.
De esta manera, se han descubierto docenas de partículas subatómicas,
y se teorizan cientos de otras más. Ejemplos de partícula teórica es
el gravitón; sin embargo, esta y muchas otras no han sido observadas
en aceleradores de partículas modernos, ni en condiciones naturales en
la atmósfera (por la acción de rayos cósmicos).
Esquema de principios de siglo XX para un átomo de helio, mostrando
dos protones(en rojo), dos neutrones (en verde) y dos electrones (en amarillo).
Formación de iones:

10. Si un átomo neutro pierde electrones de su capa externa, quedara con un
numero mayor de cargas positivas, convirtiéndose en un ion positivo o catión.
Un ejemplo de catión es el litio (Li):
Si un átomo neutro gana electrones, quedara con un numero mayor de
cargas negativas, convirtiéndose en un ion negativo o anión.
Un ejemplo de anión es el flúor (F):
Enlace iónico
Un enlace iónico se forma al unirse un ion positivo (catión) con un ion
negativo, (anión), a través de una transferencia de electrones.
Formación de moléculas
Una molécula esta formada por un numero fijo de átomos iguales o diferentes,
unido por un enlace químico.
Según la cantidad de átomos que se unan, se pueden distinguir dos tipos de
moléculas: diatónicas o poli atómicas.
Las moléculas diatónicas están formadas solo por dos átomos. Por ejemplo, la
molécula de oxigeno que esta formada por dos átomos iguales.
TIPOS DE ATOMOS:
Se denomina isótopos: a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos
tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número
másico.

11. La palabra isótopo(delgriego: ἴσος isos 'igual, mismo'; τόπος tópos'lugar', "en
mismo sitio") se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un
mismo elemento químico (isótopos) se encuentran en el mismo sitio de la tabla
periódica. Los átomos que son isótopos entre sí son los que tienen
igual número atómico(número de protones en el núcleo), pero
diferente número másico (suma del número de neutrones y el de protones en
el núcleo). Los distintos isótopos de un elemento difieren, pues, en el número
de neutrones.
La mayoría de los elementos químicos tienen más de un isótopo. Solamente
21 elementos (por ejemplo berilio osodio) poseen un solo isótopo natural. En
contraste, el estaño es el elemento con más isótopos estables, 10.
Otros elementos tienen isótopos naturales, pero inestables, como el uranio,
cuyos isótopos pueden transformarse o de caer en otros isótopos más
estables, emitiendo en el proceso radiación, por lo que decimos que
son radiactivos.
Los isótopos inestables son útiles para estimar la edad de variedad de
muestras naturales, como rocas y materia orgánica. Esto es posible, siempre y
cuando, se conozca el ritmo promedio de desintegración de determinado
isótopo, en relación a los que ya han decaído. Gracias a este método de
datación, se conoce la edad de la Tierra.
ISOBAROS:
Se denominan isóbaros (del griego: ἴσος, isos = mismo; βαρύς, barýs
= pesado) a los distintos núcleos atómicos con el mismo número de masa (A),
pero diferente número atómico (Z). Las especies químicas son distintas (a
diferencia de los isótopos), ya que el número de protones y por consiguiente el
número de electrones difieren entre si.
ISOTONOS:
Dos átomos son isótonos si tienen el mismo número de neutrones. Por
ejemplo, Boro-12 y Carbono-13, ambos tienen 7 neutrones. Esto se contrasta
con:
El mismo número de masa, por ejemplo: suma de protones más neutrones;
carbono-12 y boro-12.
Isómeros nucleares son diferentes estados del mismo tipo de núcleos. Una
transición de una isómero a otro es acompañado por la emisión o absorción
de rayos gamma, o por el proceso de conversión interna. (No deben ser
confundidos con los isómeros químicos y físicos
La palabra isótono proviene del griego "Misma extensión", pero actualmente
es isótopo con "p" de protón y reemplazado por "n" de neutrón.
ISÓTONOS: Son átomos diferentes, por lo tanto, tienen DIFERENTE n°
atómico, también tienen DIFERENTE n° másico, pero, tienen el MISMO n° de
neutrones.
Ejemplo: 37 40 Cl , Ca 17 20

12. NUCLEIDOS: En la actualidad, se designa con este nombre a cada
configuración atómica caracterizada por un número másico A y un número
atómico Z o en ambos. Con esto, podemos concluir que los nucleidos de
IGUAL Z son ISÓTOPOS entre sí, y los nucleidos que tienen IGUAL A son
ISÓBAROS entre sí.
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

13. 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.
Los cristales, átomos, iones o moléculas se empaquetan y dan lugar a
motivos que se repiten del orden de 1 Ángstrom= 10-8 cm; a esta
repetitividad, en tres dimensiones, 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.
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 graduación 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:

14. En la estructura cristalina (ordenada) de los compuestos 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 compuestos 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.
+ =
Los conceptos de red espacial, base y estructura cristalina,
particularizados para una estructura cúbica simple tomada como
ejemplo.
Nota: (Pulse en las imágenes para ver los modelos vrml)
Tipos de cristales:
Cristales sólidos
Aparte del vidrio y las sustancias amorfas, cuya estructura no aparece
ordenada sino corrida, toda la materia sólida se encuentra en estado
cristalino. En general, se presenta en forma de agregado de pequeños

15. cristales (o policristalinos) como en el hielo, las rocas muy duras, los
ladrillos, el hormigón, los plásticos, los metales muy proporcionales, los
huesos, etc., o mal cristalizados como las fibras de madera corridas.
También pueden constituir cristales únicos de dimensiones minúsculas
como el azúcar o la sal, las piedras preciosas y la mayoría de
los minerales, de los cuales algunos se utilizan en tecnología moderna
por sus sofisticadas aplicaciones, como el cuarzo de los osciladores o
los semiconductores de los dispositivos electrónicos.
Cristales luminosos:
Algunos líquidos anisótropos (ver anisotropía), denominados a veces
"cristales líquidos", han de considerarse en realidad como cuerpos
mesomorfos, es decir, estados de la materia intermedios entre el
estado amorfo y el estado cristalino.
Los cristales líquidos se usan en pantallas (displays) de aparatos
electrónicos. Su diseño más corriente consta de dos láminas de vidrio
metalizado que emparedan una fina película de sustancia mesomorfa.
La aplicación de una tensión eléctrica a la película provoca una intensa
turbulencia que comporta una difusión local de la luz, con la cual la zona
cargada se vuelve opaca. Al desaparecer la excitación, el cristal líquido
recupera su transparencia.
Cristal de rubí antes de ser pulido y resanado.

16. Las propiedades de los cristales, como su punto de fusión, densidad y
dureza están determinadas por el tipo de fuerzas que mantienen unidas
a las partículas. Se clasifican en: iónico, covalente, molecular o
metálico.
Cristales iónicos
Los cristales iónicos tienen dos características importantes: están
formados de enlaces cargados y los aniones y cationes suelen ser de
distinto tamaño. Son duros y a la vez quebradizos. La fuerza que los
mantiene unidos es electrostática. Ejemplos: KCl, C sCl, ZnS y CF2. La
mayoría de los cristales iónicos tienen puntos de fusión altos, lo cual
refleja la gran fuerza de cohesión que mantiene juntos a los iones. Su
estabilidad depende en parte de su energía reticular; cuanto mayor sea
esta energía, más estable será el compuesto.
Cristales covalentes:
Los átomos de los cristales covalentes se mantienen unidos en una red
tridimensional únicamente por enlaces covalentes. El grafito y el
diamante, alótropos del carbono, son buenos ejemplos. Debido a sus
enlaces covalentes fuertes en tres dimensiones, el diamante presenta
una dureza particular y un elevado punto de fusión. El cuarzo es otro
ejemplo de cristal covalente. La distribución de los átomos de silicio en
el cuarzo es semejante a la del carbono en el diamante, pero en el
cuarzo hay un átomo de oxígeno entre cada par de átomos de silicio.
Cristales moleculares:
En un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por
moléculas que se mantienen unidas por fuerzas de van der Waals y/o de
enlaces de hidrógeno. El dióxido de azufre (SO2) sólido es un ejemplo
de un cristal molecular al igual que los cristales de I2, P4 y S8. Con
excepción del hielo, los cristales moleculares suelen empaquetarse tan
juntos como su forma y tamaño lo permitan. Debido a que las fuerzas de

17. van der Waals y los enlaces de hidrógeno son más débiles que los
enlaces iónicos o covalentes, los cristales moleculares suelen ser
quebradizos y la mayoría funden a temperaturas menores de 100 °C.
Cristales metálicos:
La estructura de los cristales metálicos es más simple porque cada
punto reticular del cristal está ocupado por un átomo del mismo metal.
Los cristales metálicos por lo regular tienen una estructura cúbica
centrada en el cuerpo o en las caras; también pueden ser hexagona les
de empaquetamiento compacto, por lo que suelen ser muy densos. Sus
propiedades varían de acuerdo a la especie y van desde blandos a
duros y de puntos de fusión bajos a altos, pero todos en general son
buenos conductores de calor y electricidad.

21. Muchas gracias…