ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
ANTONIO JOSE DE SUCRE
VICERRECTORADO “LUIS CABALLERO MEJIAS”
NÚCLEO CHARALLAVE
Carrera: Ingeniería en Equipos Ferroviarios
Facilitador: Ing. Beliana L. Gómez de Cabello
Asignatura: Tecnología de Materiales
Unidad: 1 - Estructura

Código: IME-4613
Semestre: IV
Unidades de Crédito: 3

Descripción

La estructura de un material puede ser examinada encuatro niveles: estructura
atómica, arreglo de los átomos, microestructura y macroestructura. La estructura
atómica influye en la forma en que los átomos se unen entre sí, lo cual permite
agrupar a los materiales por familias.
Por ello es pertinente estudiar los modelos atómicos, las diferentes formas en
las cuales estos átomos se unen entre sí y conocer la disposición adoptada por éstos
en el estadosólido, lo cual permite llegar a conclusiones importantes sobre las
propiedades de los materiales.
Objetivo
Dados los conceptos asociados a los mecanismos de transformación en estado
sólido el estudiante estará en capacidad de describirla estructura de los diferentes
tipos de materiales y la influencia que esos aspectos pueden tener en las propiedades
de los mismos.

Ing. Beliana Gómez de Cabello3

Contenido
El átomo
El átomo es la unidad estructural básica de los elementos y consta esencialmente
de tres partículas sub-atómicas fundamentales:
•

Protones: Partículas de carga eléctrica positiva igual a una carga
elemental (1,602 x 10-19 culombios) y una masa de 1.67262 x 10-27 kg
(1837 veces mayor que el electrón).

•

Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un pocomayor que la del protón (1.67493 x 10-27 kg)

•

Electrones; Partículas de carga negativa igual a una carga elemental
(1,602 x 10-19 culombios)

La estabilidad del átomo se debe a la acción de dos fuerzas opuestas. Los
electrones se sienten poderosamente atraídos por la carga eléctrica contraria de los
protones, dando como resultado una fuerza centrípeta que tiende a atraer a los
electrones haciael núcleo. Además, existe una fuerza antagónica (fuerza centrífuga),
la cual es debida a la increíble velocidad a la que giran los electrones sobre el núcleo
que contrarresta la fuerza de atracción y hace posible que los electrones se mantengan
siempre a determinada distancia del núcleo.
Modelo de Bohr
En este modelo el átomo es considerado como un pequeño sistema solar con un
núcleo en el centroy electrones moviéndose alrededor del núcleo en orbitas circulares
bien definidas. Cada órbita tiene una energía asociada siendo las más cercanas al
núcleo, las de menor energía.

Ing. Beliana Gómez de Cabello

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Gráfico1: Modelo atómico de Bohr.

Las deficiencias del modelo de Bohr fueron suplidas por el modelo atómico de la
mecánica cuántica. En este modelo el electrón presenta característicastanto de onda
como de partícula y ya no es considerado como una partícula que se mueve en un
orbital discreto.
Modelo de Schrödinger
Su posición pasa a ser considerada como la probabilidad de encontrar un electrón
en un lugar próximo del núcleo. Se abandona la concepción de los electrones como
esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo. Se describe a los electrones
por medio de unafunción de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad
de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se
conoce como orbital.
Al resolver la ecuación diferencial, se obtiene que la función Ψ dependiente de
una serie de parámetros, que se corresponden con los números cuánticos, tal y como
se han definido en el modelo de Bohr.
El número atómico indica elnúmero de electrones que posee un determinado
átomo. Éstos llenan los espacios llamados orbitales según un orden específico,
obtenido experimentalmente y que debemos seguir al asignarle a un átomo su
configuración electrónica.

Ing. Beliana Gómez de Cabello

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Gráfico2: Orden de llenado de los orbitales. Tomado de: http://quimica2medio.blogspot.com/

Electrones de valencia
Son los electrones que...