REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN MATURÍN

ESTRUCTURA ATOMICA

Autor: Anna García 20710894

Maturín, Febrero 2017

INTRODUCCION

Cada átomo se compone de un núcleo y uno o más electrones unidos

al núcleo. El núcleo está compuesto de uno o más protones y típicamente un

número similar de neutrones (ninguno en el hidrógeno-1). Los protones y los

neutrones son llamados nucleones. Más del 99,94 % de la masa del átomo

está en el núcleo.

Los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones tienen

una carga eléctrica negativa y los neutrones tienen ambas cargas eléctricas,

haciéndolos neutros. Si el número de protones y electrones son iguales, ese

átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones

que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva,

respectivamente, y se denomina ion.

ATOMO

Imagínate que tienes un pedazo de hierro. Lo partes. Sigues

teniendo dos trozos de hierro pero más pequeños. Los vuelves a partir, otra

vez... Cada vez tendrás trozos más pequeños hasta que llegará un momento,

en que si los volvieses a partir lo que te quedaría ya no sería hiero.

Llegados a este punto lo que ha quedado és un átomo, un átomo de

hierro. De un modo más formal, definimos átomo como la partícula más

pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades

químicas.

El origen de la palabra átomo proviene del griego, que significa

indivisible. En el momento que se bautizaron estas partículas se creía que

efectivamente no se podían dividir, aunque hoy en dia sabemos que los

átomos están formados por partículas aún más pequeñas, las llamadas

partículas subatómicas.

En el campo de las ciencias, el átomo es sin dudas uno de los

elementos más importantes ya que es la base de toda materia y sustancia. El

átomo puede ser descripto como la unidad más pequeña e indivisible de la

materia que la conforma en su totalidad y que está presente en todo tipo de

materia.

El átomo está compuesto básicamente por un núcleo que contiene

una combinación de protones de carga positiva y neutrones de carga neutral.

Alrededor de este núcleo se conforma una nebulosa de electrones que

poseen carga negativa. Más del 99 por ciento del total de masa de un átomo

está concentrado en el núcleo. Tal coexistencia es la que da forma básica al

átomo y que se repite en todas las sustancias, salvo en el helio. La fuerza

electromagnética que se ejerce entre ambas partes es la responsable de

mantenerlas unidas justamente por ser cargas opuestas entre sí. La unión de

varios átomos entre sí tiene como resultado la formación de moléculas, la

siguiente unidad más pequeña de materia luego del átomo. Los iones son los

átomos que tienen carga negativa o positiva a diferencia de aquellos que

cuentan con una carga equilibrada o neutral.

Para entender un poco mejor lo que simboliza un átomo, podemos

decir que su nombre proviene del término griego átomos y que significa todo

aquello que es indivisible e inseparable. Si bien la existencia de los átomos

como elemento más pequeño de la materia ya había sido reconocida y

señalada por numerosos filósofos, investigadores y matemáticos de la

Antigua Grecia así como también de la India, no fue hasta el siglo XIX que la

ciencia y sus métodos permitieron al ser humano comprobar de manera

empírica la presencia de elementos que ya no permitían división alguna: los

átomos. Claramente, la posibilidad de observar los átomos que componen a

un tipo determinado de materia es algo que sólo se puede realizar cuando se

cuenta con la apropiada tecnología microscópica.

ESTRUCTURA ATOMICA

A pesar de que átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por

varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y

electrones, con la excepción del hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y

del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los protones y

neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo

atómico.

El electrón es la partícula más ligera de cuantas componen el átomo,

con una masa de 9,11 · 10−31 kg. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya

magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee

subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental.

Los protones tienen una masa de 1,67 · 10−27 kg, 1836 veces la del

electrón, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen una

masa de 1,69 · 10−27 kg, 1839 veces la del electrón, y no poseen carga

eléctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferiores dentro

del núcleo, debido a la energía potencial del mismo; y sus tamaños son

similares, con un radio del orden de 8 · 10−16 m o 0,8 femtómetros (fm).7

El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que

constituyen un estado ligado de quarks u y d, partículas fundamentales

recogidas en el modelo estándar de la física de partículas, con cargas

eléctricas iguales a +2/3 y −1/3 respectivamente, respecto de la carga

elemental. Un protón contiene dos quarks u y un quark d, mientras que el

neutrón contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. Los

quarks se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por

gluones —del mismo modo que la fuerza electromagnética está mediada por

fotones—. Además de estas, existen otras partículas subatómicas en el

modelo estándar: más tipos de quarks, leptones cargados (similares al

electrón), etc.

ESTRUCTURA DEL ÁTOMO

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga

positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir

son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual

a la de un neutrón.

Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo

número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo

distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.

- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los

electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran

alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que

la de un protón.

Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de

protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el

número de electrones.

ORGANIZACIÓN ATOMICA

La organizacion o el arreglo atomico juega un papel importante en la

determinacion de la microestructura ası como en las propiedades mec´anicas

y f´ısicas de los materiales en ingenierıa. El arreglo atomico puede variar de

manera significativa la resistencia en el hierro, en tanto que en el aluminio

puede proporcionar buena ductilidad.

En esta seccion se describiran arreglos atomicos tıpicos en materiales

solidos de estructura perfecta y a la vez se desarrollara la nomenclatura

utilizada para describirlos. Teniendo como objetivo el estar preparados para

comprender como las imperfecciones en el arreglo atomico permiten

entender tanto la deformacion como el endurecimiento de muchos materiales

solidos.

1. ORDENAMIENTO ATÓMICO

Si no se consideran las imperfecciones que aparecen en los

materiales, entonces existen tres niveles de ordenamiento atómico: 

SIN ORDEN

En gases como el argón los átomos no tienen orden y llenan de

manera aleatoria el espacio en el cual esta confinado el gas.

ORDEN DE CORTO ALCANCE

un material muestra orden de corto alcance si el arreglo especial de

los átomos se extiende solo los vecinos más cercanos de dicho átomo. Cada

molécula de agua en fase vapor tiene un orden de corto alcance debido a los

enlaces covalentes entre los átomos de hidrogeno y oxigeno, esto es cada

átomo de oxigeno esta unido a dos átomos de hidrogeno formando un ángulo

de 104.5º entre los enlaces. Sin embargo las moléculas de agua no tienen

una organización especial entre si.

Los polímeros también despliegan ordenes  atómicos de corto

alcance. El polietileno esta compuesto por cadenas de átomos de carbono

con dos átomos de hidrógeno unidos a cada carbono, al final se produce una

estructura tetraédrica 

Las cerámicas y los polímeros que tienen solo este orden de corto

alcance son materiales amorfos. Los vidrios que se forman en sistemas tanto

cerámicos como polímeros son materiales amorfos y a menudo tienen

propiedades físicas únicas. Unos cuantos materiales y semiconductores

especialmente preparados también poseen solo orden de corto alcance.

ORDEN DE LARGO ALCANCE

Muchos materiales cerámicos e incluso algunos polímeros tienen una

estructura cristalina en la cual los átomos muestran tanto un orden de corto

alcance como un orden de largo alcance; el arreglo atómico especial se

extiende por todo el material. Los átomos forman un patrón repetitivo,

regular, en forma de rejilla o de red. La red es un conjunto de puntos

conocidos como puntos de red que están organizados siguiendo un patrón

periódico de forma que el entorno de cada punto en la red es idéntico uno o

mas átomos quedan asociados a cada punto de la red. La red difiera de un

material a otro tanto en tamaño como en forma dependiendo del tamaño de

los átomos y del tipo de enlace entre ellos.

CRISTALES IONICOS

Los cristales iónicos tienen dos características importantes: están

formados de enlaces cargados y los aniones y cationes suelen ser de distinto

tamaño. Son duros y a la vez quebradizos. La fuerza que los mantiene

unidos es electrostática. Ejemplos: KCl, CsCl, ZnS y CF2. La mayoría de los

cristales iónicos tienen puntos de fusión altos, lo cual refleja la gran fuerza de

cohesión que mantiene juntos a los iones. Su estabilidad depende en parte

de su energía reticular; cuanto mayor sea esta energía, más estable será el

compuesto.

ESTRUCTURA CRISTALINA

Los nudos de las distintas celdillas, señalados por bolitas negras en

las figuras de las redes de Bravais, son todos equivalentes y no están

ocupados necesariamente por un único átomo. En determinados materiales

cada nudo puede tener asociado una molécula, un grupo de átomos, o

incluso, un grupo de moléculas. Esto es particularmente frecuente en el caso

de materiales cerámicos y poliméricos.

Al átomo, molécula o grupo de átomos o de moléculas que se debe

asociar a cada nudo de la red para reproducir todo el cristal se lo denomina

base o motivo. Así pues, una estructura cristalina real —un cristal— se

construye colocando una base en cada una de las posiciones marcadas por

la red de Bravais correspondiente (o sea en sus nudos). Es decir, los

términos «red» y «estructura» no son sinónimos y no deberían confundirse,

aunque es relativamente frecuente verlos empleados de modo incorrecto.

Esquemáticamente, podemos resumir esta idea diciendo que estructura

cristalina = red espacial + base.

Los cristales son materiales cuyos constituyentes, átomos, moléculas

o iones, se empaquetan de un modo regular y periódico, formando una

estructura microscópica ordenada. Estos constituyentes están unidos entre sí

mediante diferentes tipos de fuerzas interatómicas (enlaces químicos), tales

como el enlace metálico, el enlace iónico, el covalente, las fuerzas de van

der Waals, y otros.

El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, aquel

en donde las correlaciones internas son mayores y a mayor rango de

distancias. Y esto se refleja en sus propiedades que son anisotrópicas y

discontínuas. Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con

formas geométricas definidas (hábitos) cuando están bien formados. Sin

embargo, aquí una vez más, "el hábito no hace al monje" y su morfología

externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un

material.

La secuencia de fotografías animadas (incluidas en el recuadro de la

izquierda) muestra, de modo repetitivo, el proceso de crecimiento de cristales

de lisozima (una proteína muy estable) desde un medio acuoso. La duración

del proceso real, que en su pantalla es de escasos segundos, corresponde

aproximadamente a unos 30 minutos.

CONCLUSION

Un átomo es la parte más pequeña que forma parte de un sistema

químico. Es la mínima cantidad de un elemento químico que presenta las

mismas propiedades del elemento. Aunque la palabra átomo deriva del

griego átomos, que significa ‘indivisible’, los átomos están formados por

partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas.

En general, los átomos están compuestos por tres tipos de partículas

subatómicas. La relación entre estas son las que confieren a un átomo sus

características:

Electrones, tienen carga negativa y son las más ligeras.

Protones, tienen carga positiva y son unas 1.836 veces más pesados

que los electrones.

Neutrones, no tienen carga eléctrica y pesan aproximadamente lo

mismo que los protones.