Ciencia de los Materiales

Ingeniería y Ciencia de los materiales
Estructura atómica

Estructura atómica según Ernest Rutherford
Modelo schrödinger
Función de onda
La posición del electrón en un momento dado no se puede especificar de manera definida, sino que esta indicada por la densidad de la probabilidad, según la ecuación(I), siendo la densidad de probabilidad, la probabilidad de encontrar el electrón en unvolumen pequeño dv situado en el punto(x,y,z) del espacio
Para el átomo de Hidrógeno la función de onda en función de r,
r=radio respecto al núcleo:
Ecuación de schrödinger: E=energía del electrón en movimiento
V=energía potencial, debido a que el electrón esta unido al núcleo por atracción coulómbica (atracción electrostática de cargas positivas y negativas)
Planck -- BohrEinstein-Rutherford
De Broglie - schrödinger
Heisenberg
Masa atómica
El número de masa atómica: A=Z+N, donde Z= número de protones y N= número de neutrones. No todos los átomos de un elemento dado tienen la misma masa atómica. La mayoría de los elementos tiene dos ó más isótopos, átomos que tienen el mismo número atómico Z, pero con diferentes valores de N.
M = masa atómica del elementog/mol
Ai = masa atómica de cada isótopo
%xi = porcentaje de cada isótopo en la mezcla
A=Z+N
13 número másico = A
6= número atómico= Z
M=masa atómica g/mol (peso atómico)
La plata natural está constituida por una mezcla de dos isótopos de números másicos 107 y 109. Sabiendo que abundancia isotópica es la siguiente: 107Ag =56% y 109Ag =44%. Calcular la
masa atómica en g/mol (peso atómico) dela plata natural.
Modelos atómicos
Núcleo- electrones
Energía de enlace del núcleo
Fuerzas de atracción y repulsión:
Equilibrio, si R=0
Problema: sabiendo que la energia potencial entre dos moléculas, tiene la siguiente ecuación(1),calcular:a)la constante de repulsión b en función de a y x0. b)Energia potencial mínima. C)resultante de las fuerzas de interacciónRedes de Bravais Bravais
.
Sistemas cristalinos
􀂄Sistemas Cristalinos: están compuestos por átomos, moléculas o iones organizados de una forma periódica en las tres dimensiones. Las posiciones ocupadas siguen una ordenación que se repite para grandes distanciasatómicas
􀂄
Celda unitaria
Cúbico centrado en las caras
CCC
FCC
Ejemplo:
a) ¿Cuál es la masa en gramos de un átomo de cobre?

Solución:
  a) La masa atómica del cobre es 63,54 g/mol.
Teniendo en cuenta que en 63,54 g de cobre hay 6,023*
átomos, el número de gramos en un átomo de cobre es:

63,54 g/mol Cu = 6,02 átomos/mol
X gramos =1 atomo

X = 63,54 g/mol * 1 átomo / 6,02* átomos/mol
X=1,05.
gramos

        
Ejemplo
 
El revestimiento (la capa exterior) de la moneda de cuarto de dólar de Estados Unidos está compuesta de una aleación de 75% en peso de cobre y 25% de níquel. ¿ Cuáles son los porcentajes atómicos de cobre y níquel contenidos en este material?
masa atómica del Cu = 63.54masa atómica del Ni = 58.59
Solución:
Tomando como base 100 g de la aleación.
Entonces:
# de moles de Cu = (75 g) / (63,54 g/mol) = 1,1803 moles
# de moles de Ni = (25 g) / (58,69 g/mol) = 0,4260 moles
moles totales = 1,6063 moles
Así los porcentajes atómicos de cobre y níquel serán:
% atómico Cu = (1,1803 mol) / (1,6063 mol) x 100% = 73,5%
% atómico Ni = (0,4260mol) / (1,6063 mol) x 100% = 26,5%
 

 
ejemplo

Un compuesto intermetálico, tiene por fórmula química general NixAly, donde x e y son números enteros sencillos, y consta de un 42,04% en peso de níquel y un 57,96% en peso de aluminio. ¿Cuál es la fórmula más sencilla de este compuesto?
masa atómica del Al = 26,98
masa atómica del Ni = 58,59
 
Solución:
Utilizando una base...