CIENCIA MATERIALES 02 SEMANA 26 AL 30 OCTUBRE 2015

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE FACUTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CIENCIA DE LOS MATERIALES TEMA: Estructura del átomo SEMANA: 26 al 30 octubre 2015 META DE APRENDIZAJE: Identificar las diferentes estructuras atómicas y enlaces atómicos en los materiales. MARCO TEÓRICO La estructura de un material puede ser examinada en cuatro wipe next pase niveles: estructura at de los átomos, micro ru atómica influye en la m que lo átomos se un materiales como met ctura.

La estructura clasificar los semiconductores, cerámicos y polímeros; la estructura atómica nfluye en relación a sus propiedades mecánicas y el comportamiento físico de estos materiales. Estructura del átomo El átomo libre consta de tres partículas elementales, donde el núcleo contiene: 1. Protones, tienen una carga positiva y una masa de 1. 675×10-24 g 2. Neutrones, tienen una carga positiva neta y una masa de 9. 11×10-28 g Mientras existen ciertos elementos que giran en orbitas elípticas: 1.

Electrones, con carga negativa y están sujetos al núcleo por atracción electrostática v protones y neutrones en el átomo es la masa de una cantidad de átomos igual al número de Avogrado NA=6. 02×1023 mol-l es el número de átomos o moléculas en un mol o molécula

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gramo. EVALUACIÓN FORMATIVA 2 Señor estudiante revise estructura del átomo en (Askeland, pp. 19-20) y (Callister, pp. 8-13) Estructura electrónica del átomo Los electrones ocupan niveles de energía discontinuos del átomo.

Cada electrón posee una energía en particular, no existen más de dos electrones en cada átomo con una misma energía. Es decir, existe una diferencia de energía entre dos niveles de energía diferentes. Números cuánticos energía en particular. Números cuánticos. Son valores que describen el comportamiento del electrón y nos ayuda a localizar al electrón alrededor del núcleo y son cuatro: n, l, m, s Número cuántico n o principal Indica los niveles energéticos de los electrones y toma valores del 1 al 7 que también se indican con las letras de la Ka la Q. El número máx. de electro cada nivel energético se tiene cada subnivel Hallamos con la fórmula Un orbital se representa con un cuadrado. Número cuántico s o spin Es independiente de los demás e indica únicamente el sentido de giro del electrón. 1/2 en dirección de las manecillas del reloj. -1/2 en contra de las manecillas del reloj.

Ejemplo: CONFIGURACION ELECTRONICA ESCALA DE PAULI La escala de Pauli, permite realizar la configuración de electrones de una manera más práctica: ANOMALIAS DE LAS CONFIGURACIONES ELECTRONICAS Los elementos Cu, Cr, Au, Mo, Ag, W sufren un salto de un electrón de un subnivel s a un subnivel d esto se debe a la tendencia que tienen los e- de buscar mayor estabilidad por lo tanto con estos elementos indicados se cumple la anomalía, es decir que dichos elementos no umplen las reglas básicas de la configuración electrónica.

Analice los demás elementos Cu, Cr, Au, Mo, Ag, W sufren un salto de un electrón de un subnivel s a un subnivel d esto se debe a la tendencia que tienen los e- de buscar mayor estabilidad por lo tanto con estos elementos indicados se cumple la anomalía, es decir que dichos elementos no Analice los demás elementos Resuelva los siguientes nú 3 z=28, z=43, z=73, z=103 mínima energía, lo que equivale a decir de máxima estabilidad. Se unen utilizando los electrones más externos (de valencia). Tipos de enlaces

Enlace iónico Cuando un material se encuentran presentes más de un tipo de átomos, uno de ellos puede donas sus electrones de valencia a un átomo distinto, llenando la capa energética externa del segundo átomo. En ese momento ambos átomos tendrán su nivel de energía externo lleno (o vacío), y a la vez han adquirido una carga eléctrica y se comportan como iones. El átomo que cede los electrones queda con carga neta positiva (catión), mientras el que acepta electrones adquiere una carga neta negativa (anión).

La sal tiene características muy diferentes cuando sus elementos ncuentran separados, y cuando se une para formar cloruro de sodio tenemos: El sodio es un metal altamente reactivo. El cloro es un gas venenoso. Aun asi al combinarse se produce la sal común (NaCl) Esto explica la fuerte atracción entre iones apareados. El proceso ocurre de la siguiente forma: 6 Enlace covalente Los materiales comparten electrones entre dos o más átomos, este tipo de enlace son muy fuertes, los materiales enlazados de esta manera por lo general tienen pobre ductilidad y mala conductividad eléctrica y térmica.

Muchos cerámic uctores y 4 7 polímeros tienen este tipo lectrones con átomos adyacentes. Así tenemos entre el nitrógeno que tiene 5 electrones y le falta 3 electrones para completar, mientras el hidrogeno solo tiene un solo electrón. Un átomo de nitrógeno comparte 3 átomos de hidrogeno, produciendo el amoniaco. Enlace metálico Los elementos metálicos, que tienen una electronegatividad baja, ceden sus electrones de valencia para formar un mar de electrones que rodea a los átomos.

Es decir, La falta de iones cargados opuestamente en la estructura metálica y la falta de suficientes electrones de valencia para forma un enlace ovalente verdadero hace necesario que más de dos átomos compartan electrones de valencia. Cada átomo de metal contribuye con sus electrones de valencia a formar una «nube» electrónica negativa. Los iones metálicos se mantienen juntos en virtud de su atracción mutua para la nube electrónica negativa. El aluminio, cede sus tres electrones de valencia, dejando un cuerpo central formado por el núcleo y los electrones internos. Es decir, como su cuerpo central le faltan tres electrones cargados negativamente, este tiene una carga positiva Igual a tres. Los electrones de valencia se mueven ibremente ese momento por el mar de electrones y se asocian a varios centros atómicos, produciendose un fuerte enlace metálico. Enlaces de Vander Waals Este tipo de enlace se presenta en átomos neutros como los de los gases inertes.

Cuando los átomos se acercan hay una separación de los centros de cargas positivas y negativas, y resulta una débil fuerza de atracción centros de cargas positivas y negativas, y resulta una débil fuerza de atracción. Es de importancia sólo a bajas temperaturas cuando la débil fuerza de atracción puede vencer la agitación térmica de los átomos. Las fuerzas de van der Waals definen el carácter químico de muchos compuestos orgánicos. También definen la solubilidad de sustancias orgánicas en medios polares y no polares.

En los alcoholes inferiores, las propiedades del grupo polar hidróxilo dominan a las débiles fuerzas intermoleculares de van der Waals. En los alcoholes superiores, las propiedades del radical alquílico apolar (R) dominan y definen la solubilidad. Las fuerzas de van der Waals crecen con la longitud de la parte no polar de la sustancia. Enlaces mixtos En la mayor parte de materiales existen dos o más tipos de nlaces. por ejemplo el hierro está formado por enlaces metálicos y covalentes. Señor estudiante revise enlaces atómicos en (Askeland, pp. 4-28) y (Callister, pp. 19-26) 8 Señores estudiantes, como parte del proceso de formación realice el siguiente cuestionario hasta el viernes 06 noviembre de 2015 CUESTIONARIO 1. La hoja de aluminio utilizada para guardar alimentos pesa aproximadamente 0,3 g por pulgada cuadrada. ¿Cuántos átomos de aluminio están contenidos en esta muestra de hoja? 2. Calcule el número de átomos de hierro en una tonelada (2000 libras) 3. A fin de recubrir una pieza de acero que tiene una superficie de 200 plg2 con una capa de níquel de 0,002 ple. e esp de 0,002 plg. de espesor: a. ¿Cuántos atomos de níquel se requieren? b. ¿Cuántos moles de níquel se requieren? 4. Suponga que un elemento tiene una valencia de 2, y un número atómico de 27. Con base únicamente en los números cuánticos, ¿cuántos electrones deben estar presentes en el nivel de energía 3d? 5. El indio, cuyo número atómico es 49, no contiene ningún electrón en sus niveles de energía 4f. Con base unicamente en esta información. ¿cuál debe ser la alencia del indio? 6.

Indicar si las configuraciones electrónicas siguientes corresponden a un gas inerte, a un halógeno, a un metal alcalino, a metal alcalinotérreo o a un metal de transición. Justifique porque en cada caso: 7. Realice la configuración electrónica de cada elemento, y la representación gráfica del enlace iónico de los siguientes compuestos: b. d. Cloruro de potasio (KCI) óxido de Hierro (Feo) Cloruro de Plata (AgCl) Oxido de Berilio (BeO) Cloruro de cobre (CLIC12) 8. Realice la configuración electrónica de cada elemento, y la representación gráfica del covalente de los siguientes