CIENCIAS DE LOS MATERIALES I

TEMA 2: ESTRUCTURA ATMICA Y ENLACE

ING. JONATHAN SNCHEZ PAREDES 1

a) Describir la naturaleza del tomo y su estructura electrnica.

b) Reconocer los tipos de enlaces primarios y secundarios.

c) Comprender las caractersticas de los enlaces covalentes y metlicos.

OBJETIVOS:

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CONTENIDO: 1. Estructura de los tomos. 2. Estructura electrnica. 3. Enlaces primarios y secundarios. 4. Enlace inico. 5. Enlace covalente. 6. Enlace Metlico.

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1. ESTRUCTURA DE LOS TOMOS Los tomos constan principalmente de tres partculas subatmicas: protones, neutrones y electrones.

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El actual modelo simple de un tomo considera un ncleo muy pequeo de aproximadamente 1014 m de dimetro, rodeado por una nube de electrones relativamente poco dispersa y de densidad variable, de tal suerte que el dimetro del tomo es del orden de 1010 m.

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El ncleo constituye casi toda la masa del tomo y contiene protones y neutrones. Un protn tiene una masa de 1.673 1024 g y una carga unitaria de +1.602 1019 culombios (C). El neutrn es ligeramente ms pesado que el protn y tiene una masa de 1.675 1024 g, pero no tiene carga.

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El electrn tiene una masa relativamente pequea de 9.109 1028 g ( 1/1836 de la del protn) y una carga unitaria de 31.602 1019 C (con la misma carga, pero de signo opuesto a la del protn).

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La nube de carga electrnica constituye as casi todo el volumen del tomo, pero slo representa una parte muy pequea de su masa.

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Los electrones, en especial los ms externos, determinan la mayora de las propiedades elctricas, mecnicas, qumicas y trmicas de los tomos y, por consiguiente, es importante un conocimiento bsico de la estructura atmica para el estudio de los materiales de ingeniera.

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2. ESTRUCTURA ELECTRNICA DE LOS TOMOS El tomo de hidrgeno es el tomo ms simple y consta de un electrn que rodea a un ncleo de un protn. Si se considera el movimiento del electrn del hidrgeno alrededor de su ncleo, slo se permiten determinados niveles (orbitales) de energa definidos.

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Es importante sealar que el trmino orbital atmico no representa la rbita de un electrn alrededor del ncleo; representa tan slo el estado energtico del electrn. La razn de los valores restringidos de energa es que los electrones cumplen las leyes de la mecnica cuntica que slo permiten determinados valores de energa y no cualquier valor arbitrario.

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De este modo, si el electrn del hidrgeno pasa a un nivel energtico superior, se absorbe una cantidad definida de energa. De igual modo, si el electrn cae a un nivel energtico inferior, se emite una cantidad definida de energa.

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La variacin de energa E asociada con la transicin del electrn desde un nivel a otro se relaciona con la frecuencia v (nu) del fotn mediante la ecuacin de Planck.

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En la teora atmica moderna, la n de la ecuacin de Bohr se denomina nmero cuntico principal y representa los niveles energticos principales de los electrones en los tomos.

El nivel de energa del electrn del hidrgeno en su estado bsico es de 13.6 eV y corresponde a la lnea donde n = 1. La energa necesaria para sacar por completo al electrn del tomo de hidrgeno es de 13.6 eV, que es la energa de ionizacin del electrn del hidrgeno.

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El movimiento de los electrones dentro de los tomos es ms complicado que el presentado por el modelo atmico simple de Bohr. De acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg, la posicin y el momento (masa velocidad) de una partcula diminuta, como el electrn, no pueden determinarse simultneamente.

donde la h es la constante de Planck (para simplificar, suele escribirse como

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3. ENLACES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS Los enlaces atmicos primarios, en los cuales intervienen grandes fuerzas interatmicas, pueden subdividirse en las tres clases siguientes: Enlace Inico. Enlace Covalente. Enlace Metlico.

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Dentro de los enlaces atnicos secundarios y moleculares tenemos: Enlaces de dipolo permanente. Enlaces dipolares variables.

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Fuentes: Internet Wikipedia. Introduccin a la ciencia e ingeniera de materiales

Shackelford. Fundamentos de ciencia en ingeniera de materiales

W. Smith

GRACIAS POR SU ATENCIN

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