El documento describe la estructura atómica de los materiales. Explica que los átomos están formados principalmente por protones, neutrones y electrones. El núcleo contiene protones y neutrones y está rodeado por una nube de electrones. Los diferentes tipos de enlaces químicos, como los enlaces iónicos, covalentes y metálicos, determinan las propiedades de los materiales. Las fuerzas intermoleculares, como las fuerzas de London y las interacciones dipolo-dipolo, causan la atracción entre moléculas.

1. ESTRUCTURA ATOMICA
DE LOS MATERIALES
LOPEZ LOGO MIGUEL
ANGEL :46
24.820.581

2. Los átomos son la unidad básica estructural de todos los materiales de ingeniería. Los
átomos constan principalmente de tres partículas subatómicas básicas, protones
neutrones y electrones. El modelo común consta de un pequeño núcleo de alrededor de
10-14 m de diámetro rodeado de una nube de electrones relativamente poco dispersa y de
densidad variable de modo que el diámetro del átomo es del orden de 10-10 m. El Núcleo
aglutina casi toda la masa del átomo y contiene protones y neutrones, el protón tiene una
masa de 1.673*10-24g, y una carga unitaria de 1.602*10-19C. El neutrón el ligeramente más
pesado que el protón con una masa de 1.675*10-24 g, pero no tiene carga. El electrón tiene
una masa relativamente pequeña de 9.79*10-28 g. (1/1836 veces la del protón) y una carga
de –1.602*10-19 C. (igual en carga pero de signo opuesto a la del protón. La nube de carga
electrónica constituye de este modo casi todo el volumen del átomo, pero, sólo representa
un pequeña parte de su masa. Los electrones, particularmente la masa externa
determinan la mayoría de las propiedades mecánicas, eléctrica, químicas, etc., de los
átomos, y así, un conocimiento básico de estructura atómica es importante en el estudio
básico de los materiales de ingeniería.

3. NÚMERO ATÓMICO
EL NÚMERO ATÓMICO DE UN ÁTOMO, INDICA EL NÚMERO DE PROTONES
(PARTÍCULAS CARGADAS POSITIVAMENTE) QUE ESTÁN EN SU NÚCLEO, Y EN UN
ÁTOMO NEUTRO, EL NÚMERO ATÓMICO ES TAMBIÉN IGUAL AL NÚMERO DE
ELECTRONES. CADA ELEMENTO TIENE SU PROPIO NÚMERO ATÓMICO
CARACTERÍSTICO Y, DE ESTE MODO, EL NÚMERO ATÓMICO DEFINE EL ELEMENTO.
LOS NÚMEROS ATÓMICOS, DESDE EL HIDRÓGENO, QUE TIENE POR NÚMERO
ATÓMICO (1) HASTA EL HAHNIO QUE TIENE COMO NÚMERO ATÓMICO 105 ESTÁN
LOCALIZADOS EN LA PARTE SUPERIOR DE LOS SÍMBOLOS DE LOS ELEMENTOS DE
LA TABLA PERIÓDICA.

4. MASA ATÓMICA
LA MASA ATÓMICA RELATIVA DE UN ELEMENTO, ES LA MASA EN GRAMOS DE 6.02*1023
ÁTOMOS (NÚMERO DE AVOGADRO, NA) DE ESE ELEMENTO, LA MASA RELATIVA DE LOS
ELEMENTOS DE LA TABLA PERIÓDICA DESDE EL 1 HASTA EL 105 ESTA SITUADA EN LA PARTE
INFERIOR DE LOS SÍMBOLOS DE DICHOS ELEMENTOS. EL ÁTOMO DE CARBONO, CON 6
PROTONES Y 6 NEUTRONES, ES EL ÁTOMO DE CARBONO 12 Y ES LA MASA DE REFERENCIA
PARA LAS MASAS ATÓMICAS. UNA UNIDAD DE MASA ATÓMICA (U.M.A), SE DEFINE
EXACTAMENTE COMO 1/12 DE LA MAS DE UN ÁTOMO DE CARBONO QUE TIENE UNA MASA
12 U.M.A. UNA MASA ATÓMICA RELATIVA MOLAR DE CARBONO 12 TIENE UNA MASA DE 12 G
EN ESTA ESCALA. UN MOL DE GRAMO (ABREVIADO, MOL) DE UN ELEMENTO SE DEFINE
COMO EL NUMERO EN GRAMOS DE ESE ELEMENTO IGUAL AL NÚMERO QUE EXPRESA SU
MASA RELATIVA MOLAR. ASÍ, POR EJEMPLO, UN MOL GRAMO DE ALUMINIO TIENE UNA MASA
DE 26.98 G Y CONTIENE 6.023*1023 ÁTOMOS.

5. ÁTOMO DE HIDRÓGENO
EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO ES EL ÁTOMO MÁS SENCILLO Y CONSTA DE UN
ELECTRÓN CIRCUNDANDO A UN NÚCLEO DE UN PROTÓN, ESTE ELECTRÓN SOLO
PUEDE TENER MOVIMIENTO EN ÓRBITAS DEFINIDAS (NIVELES ENERGÉTICOS). LA
RAZÓN E LOS VALORES RESTRINGIDOS DE ENERGÍA ES QUE LOS ELECTRONES
CUMPLEN LAS LEYES DE LA MECÁNICA CUÁNTICA QUE SOLO PERMITE CIERTOS
VALORES DE ENERGÍA Y NO SOLO VALORES ARBITRARIOS. DE ESTE MODO, SI EL
ELECTRÓN DEL ÁTOMO DE HIDRÓGENO ES EXCITADO A UNA ÓRBITA (NIVEL
ENERGÉTICO SUPERIOR) SE ABSORBE UNA CANTIDAD DISCRETA DE ENERGÍA.
SIMULTÁNEAMENTE, SI EL ELECTRÓN CAE A UNA ÓRBITA (NIVEL ENERGÉTICO) MÁS
BAJO SE EMITE UNA CANTIDAD DISCRETA DE ENERGÍA.

6. ATRACCIONES INTER-ATÓMICAS DE LOS
MATERIALES
LAS ENERGÍAS POTENCIALES DE ATRACCIÓN Y LAS CORRESPONDIENTES
FUERZAS SON CAUSADAS POR LOS DIVERSOS TIPOS DE ENLACES QUÍMICOS
ENTRE LOS ÁTOMOS Q SON DIFERENCIALES PRINCIPALES ENTRE LAS DIVERSAS
FAMILIAS DE MATERIALES .ENTRE ELLAS TENEMOS .
Enlace iónico
Enlace
covalente

7. ENLACE IÓNICO
EN QUÍMICA, UN ENLACE IÓNICO O ELECTRO VALENTE ES LA UNIÓN DE ÁTOMOS
QUE RESULTA DE LA PRESENCIA DE ATRACCIÓN ELECTROSTÁTICA ENTRE LOS
IONES DE DISTINTO SIGNO, ES DECIR, UNO FUERTEMENTE ELECTROPOSITIVO Y
OTRO FUERTEMENTE ELECTRONEGATIVO.

8. ENLACE COVALENTE
UN ENLACE COVALENTE ENTRE DOS ÁTOMOS O GRUPOS DE ÁTOMOS SE
PRODUCE CUANDO ESTOS ÁTOMOS SE UNEN, PARA ALCANZAR EL OCTETO
ESTABLE, COMPARTEN ELECTRONES DEL ÚLTIMO NIVEL. LA DIFERENCIA DE
ELECTRONEGATIVIDADES ENTRE LOS ÁTOMOS NO ES SUFICIENTE.
.

9. ENLACE METÁLICO
UN ENLACE METÁLICO ES UN ENLACE QUÍMICO
QUE MANTIENE UNIDOS LOS ÁTOMOS DE LOS
METALES ENTRE SÍ. ESTOS ÁTOMOS SE AGRUPAN
DE FORMA MUY CERCANA UNOS A OTROS, LO QUE
PRODUCE ESTRUCTURAS MUY COMPACTAS.

10. COMPORTAMIENTO INTER MOLECULAR DE LOS
MATERIALES
LAS FUERZAS ATRACTIVAS ENTRE MOLÉCULAS, LAS LLAMADAS FUERZAS
INTERMOLECULARES, SON LAS RESPONSABLES DEL COMPORTAMIENTO NO IDEAL DE LOS
DE LOS GASES. ELLAS JUEGAN UN PAPEL IMPORTANTE TAMBIÉN EN LOS DISTINTOS
DISTINTOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA (LÍQUIDO, SÓLIDO O GAS).
GENERALMENTE, LAS FUERZAS INTERMOLECULARES SON MUCHO MÁS DÉBILES QUE LAS
QUE LAS INTERMOLECULARES. ASÍ, POR EJEMPLO, SE REQUIERE MENOS ENERGÍA PARA
PARA EVAPORAR UN LÍQUIDO QUE PARA ROMPER LOS ENLACES DE LAS MOLÉCULAS DE
MOLÉCULAS DE DICHO LÍQUIDO. PARA ENTENDER LAS PROPIEDADES DE LOS DISTINTOS
DISTINTOS ESTADOS DE LA MATERIA, NECESITAMOS COMPRENDER Y CONOCER LOS
LOS DISTINTOS TIPOS DE FUERZAS INTERMOLECULARES.

11. Los átomos de un molécula se mantienen unidos por enlaces químicos cuya fuerza va de 150 a 1000 kJ/mol. Otras
fuerzas de atracción más débiles, llamadas fuerzas intermoleculares o atracciones intermoleculares, atraen una
molécula a otra. Por ejemplo, se requieren 1652 kJ para romper 4 moles de enlaces covalentes C¾H y separar el
átomo de C y los cuatro átomos de H de todas las moléculas de 1 mol de metano:
Pero sólo se requieren 8.9 kJ para separar unas de otras 1 mol de moléculas de metano que están muy juntas en el
metano líquido, a fin de evaporar el líquido y convertirlo en gaseoso.
Las atracciones moleculares son más débiles que los enlaces covalentes porque no son el resultado de compartir
pares de electrones entre átomos; es decir, son interacciones no covalentes: fuerzas de atracción que no son
enlaces iónicos y que son diferentes de los enlaces covalentes. Las interacciones no covalentes entre moléculas
(fuerzas intermoleculares) explican el punto de fusión, el punto de ebullición y otras propiedades de las sustancias
que no son iónicas. Las interacciones no covalentes entre diferentes partes de una molécula grande (fuerzas
intermoleculares) mantienen las moléculas de importancia biológica con la forma exacta que requieren para
desempeñar sus funciones. Por ejemplo, un gran número de interacciones no covalentes entre las cadenas de ADN
establecen la estructura de doble hélice de esta molécula de gran tamaño. Sin embargo, las interacciones no
covalentes individuales dentro del ADN son bastante débiles como para que sean vencidas en condiciones
fisiológicas, lo cual hace posible la separación de las dos cadenas del ADN para copiarlos.

12. FUERZAS DE LONDON O DE DISPERSIÓN.
LAS FUERZAS DE LONDON SE PRESENTAN EN TODAS LAS SUSTANCIAS MOLECULARES. SON
EL RESULTADO DE LA ATRACCIÓN ENTRE LOS EXTREMOS POSITIVO Y NEGATIVO DE DIPOLOS
INDUCIDOS EN MOLÉCULAS ADYACENTES. CUANDO LOS ELECTRONES DE UNA MOLÉCULA
ADQUIEREN MOMENTÁNEAMENTE UNA DISTRIBUCIÓN NO UNIFORME, PROVOCAN QUE EN
UNA MOLÉCULA VECINA SE FORME MOMENTÁNEAMENTE UN DIPOLO INDUCIDO. EN LA
FIGURA 4 SE ILUSTRA COMO UNA MOLÉCULA CON UNA FALTA DE UNIFORMIDAD
MOMENTÁNEA EN LA DISTRIBUCIÓN DE SU CARGA ELÉCTRICA PUEDE INDUCIR UN DIPOLO EN
UNA MOLÉCULA VECINA POR UN PROCESO LLAMADO POLARIZACIÓN. INCLUSO LOS ÁTOMOS
DE LOS GASES NOBLES, LAS MOLÉCULAS DE GASES DIATÓNICOS COMO EL OXÍGENO, EL
NITRÓGENO Y EL CLORO (QUE DEBEN SER NO POLARES) Y LAS MOLÉCULAS DE
HIDROCARBUROS NO POLARES COMO EL CH4, C2H6 TIENEN TALES DIPOLOS INSTANTÁNEOS.

13. ATRACCIONES DIPOLO-DIPOLO
UNA ATRACCIÓN DIPOLO-DIPOLO ES UNA INTERACCIÓN NO COVALENTE ENTRE
DOS MOLÉCULAS POLARES O DOS GRUPOS POLARES DE LA MISMA MOLÉCULA SI
ÉSTA ES GRANDE. EN LA SECCIÓN ANTERIOR EXPLICAMOS CÓMO SE FORMAN
MOLÉCULAS QUE CONTIENEN DIPOLOS PERMANENTES CUANDO SE ENLAZAN
SIMÉTRICAMENTE CON ÁTOMOS CON ELECTRONEGATIVIDAD DIFERENTE. LAS
MOLÉCULAS QUE SON DIPOLOS SE ATRAEN ENTRE SÍ CUANDO LA REGIÓN
POSITIVA DE UNA ESTÁ CERCA DE LA REGIÓN NEGATIVA DE LA OTRA (FIGURA 5).

14. ACOMODAMIENTO ATÓMICO
EN CRISTALOGRAFÍA, EL FACTOR DE
EMPAQUETAMIENTO ATÓMICO(FEA), EN INGLÉS:
ATOMICE HACKING FACTOR, APF, ES LA FRACCIÓN
DE VOLUMEN EN UNA CELDA UNIDAD QUE ESTÁ
OCUPADA POR ÁTOMOS. ESTE FACTOR ES
ADIMENSIONAL. PARA PROPÓSITOS PRÁCTICOS, EL
FEA DE UNA CELDA UNIDAD SE DETERMINA
ASUMIENDO QUE LOS ÁTOMOS SON ESFERAS
RÍGIDAS.