REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑOCATEDRA: CIENCIA DE LOS MATERIALES

CARRERA: 49

REALIZADO POR:Grecia Sayago. C.I: 20.123185

  

MARACAIBO, MAYO DEL 2016 

Los Átomos y estructura cristalina

El Átomo

Definimos átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas. Aunque el origen de la palabra átomo proviene del griego, que significa indivisible, los átomos están formados por partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas

Generalmente, estas partículas subatómicas con las que están formados los átomos son tres: los electrones, los protones y los neutrones. Lo que diferencia a un átomo de otro es la relación que se establecen entre ellas.

Partículas que conforman el átomo

Historia del átomo

Los griegos.Desde el siglo quinto antes de Cristo, cuando ya se conocían el cobre, el bronce, el hierro, el oro y la plata, en Grecia empezaron, en forma teórica y especulativa, a explorarse ideas que tendrían fuertes implicaciones sobre el ulterior avance de la humanidad como tal. De esta forma y alrededor del año 440 a.C., Leucipo de Mileto propone el concepto del átomo.

Él junto con su pupilo Demócrito de Abdera (460-371 a.C.), postulan una serie de preceptos (cinco) sobre partículas diminutas que teóricamente constituían la materia. A esas partículas las llamaron átomos. La palabra átomo se deriva de la palabra griega ατoμε que significa indivisible, donde el prefijo “a” significa “no” y la palabra “tomos” significa cortar, no divisible.

Demócrito cita a Leucipo: ‘Los atomistas sostienen que la división se detiene cuando alcanza las partículas indivisibles y no sigue indefinidamente’

MODELOS Y TEORIAS ATOMICAS

MODELOS ATOMICOS

Modelo atómico de Dalton

Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, ésta es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos (dejando aparte a precursores de la Antigüedad como Demócrito y Leucipo, cuyas afirmaciones no se apoyaban en ningún experimento riguroso).

Los postulados básicos de esta teoría atómica son: 

1. La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables, que se denominan átomos.2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí (presentan igual masa e iguales propiedades). 

3. Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.

4. Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla.

El modelo atómico de Thomson, también llamado “budín de pasas”, fue propuesto por joseph John Thomson en 1897. El físico británico Thomson, descubrió el electrón, al deducir que los rayos catódicos estaban formados por partículas negativas. Dedujo que los rayos catódicos no estaban cargados, ni eran átomos, así que eran fragmentos de átomos, o partículas subatómicas, a estas partículas les dio el nombre de electrones. A Thomson también se le atribuye el descubrimiento de los isótopos, así como el invento del espectrómetro de masa

MODELOS ATOMICOS

El modelo atómico de Thomson

introduce el modelo planetario, que es el más utilizado aún hoy en día. Considera que el átomo se divide en:     · Un núcleo central, que contiene los protones y neutrones (y por tanto allí se concentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo).    · Una corteza, formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo en órbitas circulares, de forma similar a como los planetas giran alrededor del Sol.     Los experimentos de Rutherford demostraron que el núcleo es muy pequeño comparado con el tamaño de todo el átomo: el átomo está practicamente hueco.

      Insuficiencias del modelo de Rutherford:1- Se contradecía con las leyes del electromagnetismo de Maxwell, las cuales estaban ampliamente comprobadas mediante numerosos datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (como es el electrón) debería emitir energía continuamente en forma de radiación, con lo que llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría; esto debería ocurrir en un tiempo muy breve. 2- No explicaba los espectros atómicos.

  

                               

MODELOS ATOMICOS

Bohr estableció tres postulados:El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sólo en un cierto número de órbitas estables. En el modelo de Rutherford se aceptaba un número infinito de órbitas.¤ Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía.¤ Cuando un átomo estable sufre una interacción, como puede ser el imapacto de un electrón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbita estable o ser arrancado del átomo.

MODELOS ATOMICOS

Modelo atómico de Bohr

El átomo de hidrógeno según el modelo atómico de Bohr*El átomo de hidrógeno tiene un núcleo con un protón.* El átomo de hidrógeno tiene un electrón que está girando en la primera órbita alrededor del núcleo. Esta órbita es la de menor energía.*Si se le comunica energía a este electrón, saltará desde la primera órbita a otra de mayor energía. cuando regrese a la primera órbita emitirá energía en forma de radiación luminosa.

En 1924, Louis de Broglie, postuló que los electrones tenían un comportamiento dual de onda y partícula. Cualquier partícula que tiene masa y que se mueve a cierta velocidad, también se comporta como onda.

MODELOS ATOMICOS

Modelos mecánico cuántico

En 1927, Werner Heisenberg, sugiere que es imposible conocer con exactitud la posición, el momento y la energía de un electrón. A esto se le llama "principio de incertidumbre"

En 1927, Erwin Schrödinger, establece una ecuación matemática que al ser resuelta permite obtener una función de onda (psi cuadrado) llamada orbital. Esta describe probabilisticamente el comportamiento de un electrón en el átomo. Esta función es llamada densidad electrónica e indica la probabilidad de encontrar un electrón cerca del núcleo. La probabilidad es mayor mientras más cercana al núcleo y menor si nos alejamos del núcleo. Con esta teoría de Schrödinger queda establecido que los electrones no giran en orbitas alrededor del núcleo como el modelo de Bohr, sino en volumenes alrrededor del núcleo.

Estructura del átomo

El Número másico nos indica el número total de partículas que hay en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones. Se representa con la letra A y se sitúa como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento. Representa la masa del átomo medida en uma, ya que la de los electrones es tan pequeña que puede despreciarse.

Estructura del átomo

Lo que distingue a unos elementos químicos de otros es el número de protones que tienen sus átomos en el núcleo. Este número se llama Número atómico y se representa con la letra Z. Se coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento correspondiente. 

Estructuras cristalina

Estructura Cristalina: se refiere al tamaño, la forma y la  organización atómica dentro de la red de un material.

Red : Conjunto de puntos, conocidos como puntos de red, que están ordenados de acuerdo a un patrón que se repite en forma idéntica.

Puntos de Red : Puntos que conforman la red cristalina. Lo que rodea a cada punto de red es idéntico en cualquier otra parte del material

Estructuras cristalina

Sin embargo, la materia no siempre es totalmente ordenada, o totalmente desordenada, (cristalina o no cristalina), así que nos podemos encontrar con toda una degradación contínua del orden (grados de cristalinidad) en los materiales, que nos lleva desde los perfectamente ordenados (cristalinos) hasta los completamente desordenados (amorfos). Esta pérdida gradual de orden que se da en los materiales, es equivalente a lo que podemos observar en los pequeños detalles de esta formación gimnástica, que siendo en cierto modo ordenada, sin embargo hay unas personas con pantalones, otras con falda, con posturas algo distintas o ligeramente desalineados

En la estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los motivos repetitivos son átomos o iones enlazados entre sí, de modo que generalmente no se distinguen unidades aisladas y de ahí su estabilidad y dureza (cristales iónicos, fundamentalmente)

Estructura cristalina de un material inorgánico: el α-cuarzo

Estructuras cristalina

Estructuras cristalina

se distinguen claramente unidades aisladas, es en los llamados materiales orgánicos, en donde aparece el concepto de entidad molecular (molécula), formada por átomos enlazados entre sí, pero en donde la unión entre las moléculas, dentro del cristal, es mucho más débil (cristales moleculares). Son generalmente materiales más blandos e inestables que los inorgánicos

Estructura cristalina de un material orgánico: Cinnamamida

Los distintos modos de empaquetamiento en un cristal dan lugar a las llamadas fases polimórficas (fases alotrópicas para los elementos), que confieren a los cristales (a los materiales) distintas propiedades. Por ejemplo, de todos son conocidas las distintas apariencias y propiedades del elemento químico Carbono, que se presenta en la Naturaleza en dos formas cristalinas muy diferentes, el diamante y el grafito:

Grafito (carbono puro)

Diamante (carbono puro)

Estructuras cristalina

el grafito es negro, blando y un lubricante excelente, lo que sugiere que sus átomos deben estar distribuidos (empaquetados) de un modo que puedan entenderse sus propiedades. Sin embargo, el diamante es transparente y muy duro, por lo que debe esperarse que sus átomos estén muy fijamente unidos. En efecto, sus estructuras sub-microscópicas (a nivel atómico) dan cuenta de sus diferencias

En el diamante, cada átomo de carbono está unido a otros cuatro en forma de una red tridimensional muy compacta (cristales covalentes), de ahí su extrema dureza y su caracter aislante. Sin embargo, en el grafito los átomos de carbono están distribuidos en forma de capas paralelas separadas entre sí mucho más de lo que se separan entre sí los átomos de una misma capa. Debido a esta unión tan debil entre las capas atómicas del grafito, los deslizamientos de unas frente a otras ocurre sin gran esfuerzo, y de ahí su capacidad lubricante, su uso en lapiceros y su utilidad como conductor.

Estructuras cristalina

Grafito, con estructura atómica en láminas

Diamante, con estructura muy compacta

Gracias por su atención