ESTRUCTURA ATMICASon aquellas que constituyen los tomos. Unas tienen el carcter estable fuera del tomo como son el electrn o el protn, mientras que otras son inestables fuera de l, como el neutrn, mesn, etc. La unin de estas partculas fundamentales forman los tomos, la unin de estos forman molculas, y por sntesis, generalmente, podremos obtener las distintas formas de la materia.

Las caractersticas fundamentales de las partculas atmicas son la masa, carga elctrica y vida media.

Dependiendo de su masa, las clasificaremos en tres grupos (tomando como referencia el electrn y el protn): Leptones o partculas ms ligeras.Ejemplo: electrn, positrn y mesn () o electrn pesado. Mesones o partculas de masa media.Ejemplo: mesn () y mesn (k). Bariones o partculas de masa igual o superior a la del protn.Ejemplo: nucleones, hiperiones, etc.

En cuanto a su carga se clasifican en positivos, negativos y neutros y en funcin de su vida media o tiempo que tardan en desintegrarse, se les considera estables o inestables.

Todas las partculas estn sometidas a la Ley de Gravitacin Universal. No obstante sta es prcticamente imperceptible dentro de los parmetros de tamaos subatmicos en que nos movemos. Por esto, el fenmeno gravitatorio no tiene ninguna importancia en la constitucin estructural de los materiales. En cambio, s que toman importancia capital las fuerzas elctricas de tipo coulombiano.

EL TOMO

Desde el punto de vista de los materiales es suficiente considerar el tomo como una estructura elctrica formada por la agrupacin de partculas elementales.Dentro de esta agrupacin se distinguen dos partes fundamentales: El ncleo, de carga positiva y con toda la masa atmica concentrada en l. La corteza, constituida por electrones, que consideramos exenta de masa.

Todo tomo que no est excitado es neutro desde el punto de vista elctrico, es decir, la carga de los electrones de la corteza es igual a la carga del ncleo.El dimetro del ncleo es del orden de 1010 m. Aunque su estructura interna no se conoce con exactitud, se sabe que est formado por protones y neutrones (nucleones), siendo los primeros los que aportan la carga. Su nmero coincide con el nmero atmico Z. El nmero msico A corresponde a la suma de los protones y neutrones del ncleo.

A = Z + n de neutrones

Respecto a la composicin del ncleo, los tomos se denominan: Istopos, son tomos que tienen el mismo nmero de protones y distinto de neutrones. Por ejemplo O16, O18. Istonos, son tomos que tienen el mismo nmero de neutrones pero distinto de protones. Isobaros, son tomos que tienen el mismo nmero msico.

Se ha comprobado que la densidad de la materia del ncleo es aproximadamente constante. Por tanto, el volumen del ncleo es directamente proporcional a su nmero msico.

R = ro x

Dnde ro = 1.5 x 10-15 m es prcticamente constante para todos los ncleos atmicos.

Cualquiera que sea la naturaleza del enlace, entre los tomos contiguos se desarrolla dos tipos de fuerzas:a) Atractivas, debidas: A la naturaleza del enlace. A las atracciones electrostticas entre cada ncleo atmico y la nube electrnica del otro.b) Repulsivas, debidas: A la accin electrosttica entre los ncleos atmicos. A las nubes electrnicas entre s.

En ambos casos, el efecto de las fuerzas de origen magntico es muy dbil y el de las fuerzas gravitatorias prcticamente despreciable.

TIPOS DE ENLACES ATMICOS Y MOLECULARESEn general, los enlaces qumicos entre tomos pueden dividirse en enlaces inicos, covalentes y metlicos.

Enlace inico.El enlace inico se forma entre tomos muy electropositivos (metlicos) y tomos muy electronegativos (no metlicos). En el proceso de ionizacin se transfieren los electrones desde los tomos de los elementos electropositivos a los tomos de los elementos electronegativos, produciendo cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente (Fig. 1.1). Las fuerzas de enlace son de carcter electrosttico y coulombianas entre iones de carga opuesta

Enlace covalente.El enlace covalente se forma entre tomos con pequeas diferencias de electronegatividad. Los tomos comparten generalmente sus electrones externos s y p con otros tomos, de modo que cada tomo alcanza la configuracin de gas noble. En un enlace covalente sencillo, cada uno de los dos tomos contribuye con un electrn a la formacin del par de electrones de enlace. Para la representacin de los enlaces covalentes suelen emplearse las denominadas estructuras de Lewis

Enlace metlico.En metales en estado slido, los tomos se encuentran en una ordenacin sistemtica o estructura cristalina. Los tomos estn tan juntos que sus electrones externos de valencia son atrados por los ncleos de sus tomos vecinos. Como consecuencia, podemos deducir fcilmente que los electrones de valencia no estn asociados a un ncleo nico y, as, es posible que se extiendan entre los tomos en forma de una nube electrnica de carga de baja densidad.Los electrones de valencia estn dbilmente enlazados a los ncleos de iones positivos y pueden moverse con relativa facilidad dentro de un metal cristalino.

Las altas conductividades elctrica y trmica que presentan los metales se basan en la teora anteriormente expuesta

ESTRUCTURA CRISTALINALa estructura fsica de los slidos es consecuencia de la disposicin de los tomos, molculas e iones en el espacio, as como de las fuerzas de interconexin entre los mismos. Si esta distribucin espacial se repite, diremos del slido que tiene estructura cristalina. Los metales, aleaciones y determinados materiales cermicos tienen estructura cristalina.

La ordenacin atmica en los slidos cristalinos puede representarse Situando los tomos en el origen de una red tridimensional, que se denomina retculo espacial. En este tipo de redes cristalinas cada punto que puede ser identificado por un tomo, tiene un entorno idntico.

Una estructura cristalina se puede definir como una repeticin en el espacio de celdas unitarias. El volumen y orientacin espacial de cada celda unitaria viene caracterizado por las siguientes constantes: tres vectores, a, b, c, que convergen en un punto comn o vrtice y tres ngulos, , y .Celda unitaria con las constantes reticulares

CELDILLA UNITARIAEl orden atmico de los slidos cristalinos indica que grupos de pocos tomos forman un patrn que se repite en el espacio. Al describir la estructura cristalina conviene dividirla en las pequeas entidades, que se repiten, llamadas celdillas unidad. La celdilla unidad de la mayora de las estructuras cristalinas son paraleleppedos o prismas con tres conjuntos de caras paralelas. En la Figura 3.1, y dentro del agregado de esferas, se ha dibujado una celdilla, que en este caso es un cubo. La celdilla unidad se elige para representar la simetra de la estructura cristalina, de modo que las posiciones de los tomos en el cristal se puedan representar desplazando a distancias discretas la celdilla unidad a lo largo de los ejes. De este modo, la celdilla unidad es la unidad estructural fundamental y define la estructura cristalina mediante su geometra y por la posicin de los tomos dentro de ella. Ordinariamente, la claridad aconseja que los vrtices del paraleleppedo coincidan con los centros de las esferas rgidas que representan los tomos. Para definir algunas estructuras cristalinas es necesario establecer ms de una celdilla unidad; sin embargo, generalmente se usa la celdilla unidad que tiene el mayor nivel de simetra geomtrica.