El documento describe la estructura atómica de los materiales. Explica que los átomos tienen un núcleo central con protones y neutrones, y electrones en la corteza. Describe los diferentes tipos de enlaces entre átomos como iónico, covalente y metálico. También cubre las fuerzas intermoleculares y los diferentes acomodamientos atómicos cristalinos como cúbico simple, cúbico de caras centradas y cúbico de cuerpos centrados.

1. Daniel Navarro
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ESTRUCTURA ATÓMICA
DE LOS MATERIALES

2. ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
• En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
• -Núcleo: esta es la parte central del átomo que contiene partículas con
cargas positivas (protones) y partículas sin carga eléctrica (neutrones).
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

3. ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
• 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.

4. ATRACCIONES INTER-MOLECULARES DE LOS
MATERIALES
• Enlace iónico:
El enlace iónico se forma entre átomos muy electropositivos (metálicos) y
átomos muy electronegativos (no metálicos). En el proceso de ionización se
transmiten los electrones desde los átomos de los elementos electropositivos
(metales) a los elementos electronegativos (no metales), produciendo
cationes cargados + y aniones cargados -.
Las fuerzas de enlace son de carácter electrostático entre iones de carga
puesta. En el proceso de la ionización el átomo se reduce de tamaño cuando
forma cationes, y crece cuando forma aniones

5. ATRACCIONES INTER-MOLECULARES DE LOS
MATERIALES
• Enlace covalente:
El enlace covalente se forma entre átomos con pequeñas diferencias de
electronegatividad. Los átomos generalmente comparten sus electrones
externos con otros átomos, de modo que cada átomo alcanza la
configuración de gas noble. El enlace covalente puede ser sencillo (los dos
átomos comparten dos electrones, uno de cada átomo), doble (comparten
cuatro, dos procedente de cada átomo) o triple

6. ATRACCIONES INTER-MOLECULARES DE LOS
MATERIALES
• Enlace metálico:
En metales en estado sólido los átomos se encuentran empaquetados en
una estructura cristalina. Los átomos están tan juntos que sus electrones
externos de valencia son atraídos por los núcleos de sus átomos vecinos.
Como consecuencia podemos deducir fácilmente que los electrones de
valencia no están asociados a un núcleo único y, así, es posible que se
extiendan entre los núcleos metálicos en forma de una nube electrónica de
carga de baja densidad. Los electrones de valencia están debilmente en
lazados a los núcleos de iones positivos y pueden moverse con facilidad
dentro del metal cristalino.

7. ATRACCIONES INTER-MOLECULARES DE LOS
MATERIALES
• Enlace de van der Waals:
Es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de una
misma molécula) distintas a aquellas debidas al enlace covalente o a la
interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras.1 El
término incluye:
• Fuerza entre dos dipolos permanentes (interacción dipolo-dipolo o
fuerzas de Keesom).
• Fuerza entre un dipolo permanente y un dipolo inducido (fuerzas de
Debye).
• Fuerza entre dos dipolos inducidos instantáneamente (fuerzas de
dispersión de London).

8. COMPORTAMIENTO INTERMOLECULAR DE LOS
MATERIALES
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) de las fuerzas que unen o separan las moléculas.
Las fuerzas de atracción explican la cohesión de las moléculas en los
estados liquido y sólido de la materia, estas fuerzas son las responsables de
muchos fenómenos físicos y químicos como la adhesión, rozamiento,
difusión, tensión superficial y la viscosidad.
Existen varios tipos de interacciones:
• Fuerzas de orientación
• Fuerzas de dispersión
• Fuerzas de inducción

9. COMPORTAMIENTO INTERMOLECULAR DE LOS
MATERIALES
• Fuerzas de orientación (aparecen entre moléculas con momento dipolar
diferente)
• Fuerzas de dispersión (aparecen en tres moléculas apolares)
• Fuerzas de inducción (ion o dipolo permanente producen en una molécula
apolar una separación de cargas por el fenómeno de inducción
electrostática)

10. ACOMODAMIENTOS ATÓMICOS
Se llama cristales a los acomodamientos atómicos repetitivos en las tres
dimensiones. Esta repetición de patrones tridimensionales se debe a la
coordinación atómica dentro del material, algunas veces este patrón controla
la forma externa del cristal. El acomodamiento atómico interno persiste,
aunque la superficie externa se altere. Los acomodamientos cristalinos
pueden tomar uno de siete principales patrones de acomodamiento
cristalino. Estos están estrechamente relacionados con la forma en la que se
puede dividir el espacio en iguales volúmenes por superficies planas de
intersección

11. ACOMODAMIENTOS ATÓMICOS
Cristales Cúbicos: Los átomos pueden acomodarse en un patrón cúbico
con tres diferentes tipos de repetición: cúbico simple (cs), cúbico de cuerpos
centrados (ccc), y cúbico de caras centradas (ccac).

12. ACOMODAMIENTOS ATÓMICOS
Cúbico simple: Es hipotética para metales puros, pero representa un buen
punto de partida. Además de las tres dimensiones axiales a iguales y los ejes
en ángulos rectos, hay posiciones equivalentes en cada celdilla. Cada
celdilla tiene contornos idénticos al centro a los de todas las celdillas
unitarias en el cristal. Del mismo modo, cualquier posición específica es
idéntica en todas las celdillas unitarias.

13. ACOMODAMIENTOS ATÓMICOS
Cúbica de caras centradas. Este tipo de estructura se caracteriza por que en
la esquina de cada celdilla unitaria y en centro de cada cara hay un átomo,
pero no hay ninguno en el centro del cubo.

14. ACOMODAMIENTOS ATÓMICOS
Cúbico de cuerpos centrados. Cada celdilla unitaria tiene un átomo en cada
vértice del cubo y otro átomo en el centro del cuerpo del cubo.