Clase 2 3 Y 4 Estructura Atómica Y Cristalina

Clase No 2

ENLACE QUÍMICO Y PROPIEDADES
DE LOS MATERIALES

OBJETIVO
Relacionar el tipo de enlace químico con
las principales propiedades de los materiales.

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CLASE No 2
Estructura atómica y cristalina

INTRODUCIÓN

Muchas de las propiedades de
los materiales dependen de los
arreglos
atómicos
y de
las
interacciones
existentes
entre
átomos y/o moléculas.

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Partículas átomicasfundamentales.
Carga (C)

Masa (kg)

protón

1’6021 x 10-19

1’6725 x 10-27

neutrón

0

1’6748 x 10-27

electrón –1’6021 x 10

-19

-31

9’1091 x 10

4

Modelos atómicos

Modelo de
Bohr

El modelo de Bohr presenta limitaciones
significativas, no sirve para explicar varios de los
fenómenos
electrones.

en

los

cuales

están

involucrados
5

Modelo atómico de la mecánica cuántica.
El electrón presentacaracterísticas tanto de
onda como de partícula.
La posición del electrón pasa a ser considerada
como la probabilidad de encontrarlo en un lugar
próximo del núcleo.

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Distribuición electrónica,
según:
(a) Modelo atómico de
Bohr
(b) Mecánica cuántica

7

8

TABLA PERIÓDICA
Los elementos químicos son clasificados de acuerdo
con su configuración electrónica.

9

La electronegatividad de loselementos

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ENLACES PRIMARIOS
(A) ENLACE IÓNICO
• Hay transferencia de electrones
de un átomo a otro
• Enlace no-direccional
• Enlace : atracción electrostática
entre dos iones de cargas
opuestas

• Se presenta entre átomos de los
primeros y últimos grupos de la
tabla periódica.
Ejemplo: En el cloruro de sodio, tanto
el catión Na+ como el anión-, sus
electrones Cl- quedan con los orbitales
externoscompletos.

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(B) ENLACE COVALENTE

• Compartimiento de
electrones de
valencia de dos
átomos adyacentes
• La unión resultante
es altamente
direccional
Esquema del enlace
Covalente del metano (NH3)
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(C) ENLACE METÁLICO

• Involucra compartimiento
electrones

de

• no direccional
• metales poseen de uno a tres
electrones de valencia

• Los electrones de valencia
pasan a ser electrones “libres”,que (i) presentan la misma
probabilidad de asociarse a un
gran número de átomos
vecinos y (ii) forman una nube
electrónica

Esquema del enlace
metálico

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ENLACES SECUNDARIOS O De Van der Waals
• Ocurren atracciones entre dipolos generados por la asimetría
de cargas.
• El mecanismo de esos enlaces es similar al de los enlaces
iónicos, pero no existen electrones transferidos.

Representaciónesquemática del enlace de Van der Waals
entre dos dipolos.
Los enlaces bipolares pueden ser entre: (i) dipolos
inducidos fluctuantes, (ii) dipolos permanentes e inducidos,
(iii) dipolos permanentes.
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Representación esquemática de: (a) un átomo eléctricamente
simétrico y (b) un dipolo atómico fluctuante.

Dipolo permanente
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PUENTE DE HIDRÓGENIO

• Es un caso especial de enlace entre moléculaspolares.
• Es el tipo de enlace secundario más fuerte.
• Ocurre entre moléculas en que el H está unido de forma
covalente al F (HF), O (H2O) o N (NH3).
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MATERIALES SEGÚN EL TIPO DE ENLACE

Tetraedro que representa la contribución relativa de los
diferentes tipos de enlace para las cuatro categorías
fundamentales de materiales de ingeniería (metales,
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cerámicas, polímeros y semi-conductores)Estructura cristalina de los Sólidos

Contenido del tema

• Sólidos cristalinos y amorfos
• Reticulado cristalino

• Sistemas cristalinos
• Índices de Miller: direcciones y planos cristalográficos
• Estructuras cristalinas de materiales metálicos (CFC, CCC y HC)
• Alotropia y polimorfismo
• Materiales monocristalinos y policristalinos

Sólidos cristalinos y amorfos

• Son función de ladistribución espacial de los átomos,
moléculas o iones.
• Cristalinos: compuestos por átomos, moléculas o
iones organizados de una forma periódica en tres
dimensiones (organización de largo alcance).
• Amorfos: compuestos por átomos, moléculas o
iones que no presentan una ordenación de largo
alcance.

Sólidos cristalinos y amorfos

Cristalino

Amorfo

Reticulado cristalino

• CONCEPTOS SOBRE...