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Francisco Javier Ruiz Veliz 141313125

Ciencia e ingeniería de los materiales

Enlaces químicos







Enlace atómico y molecular
El átomo es la entidad más pequeña que influye directamente en las propiedades de los materiales. En este trabajo se repasara de qué manera podemos inferir de inmediato algunas de las características químicas y formación de enlaces de los elementos. Estascaracterísticas determinan y tipo y la fuerza de los enlaces que el elemento puede formar con los átomos (elementos). El tipo y la fuerza del enlace determinan las propiedades físicas y mecánicas del material sólido que se forma.
Fuerzas y energía de enlace
Cuando se forman enlaces entre átomos existe afinidad química entre estos. Cuando no hay afinidad química, los átomos no se unen, cada uno deellos está bien separado de los demás, y los elementos son gaseosos a temperaturas y presiones ordinarias. Cuando hay afinidad química, existe una fuerza de atracción electroestática (coulómbica) positiva de largo alcance, FA, que acerca mucho los átomo unos a otros. Esto se muestra en la figura 1, donde la atracción ocurre entre el núcleo de un átomo (N1) y los electrones e2 del otro átomo N2.Cuando los átomos están muy próximos entre sí, se manifiesta una fuerza de repulsión negativa, FR, cuyo origen es le repulsión mutua de los electrones, e1 y e2. La fuerza de enlace total, FB, es la suma de las fuerzas de atracción y repulsión; es decir,
FB = FA + FR
e1 e2
Fuerza de atracción de largo alcance entre cargas
Positivas (núcleos) y cargas negativas (electrones)
Fuerza de repulsión de cortoalcance entre
Cargas del mismo signo (electrones - electrones)


Enlace iónico
El enlace iónico (o enlazamiento iónico) es el resultado de trasferencia de electrones (o paso de electrones) de un átomo a otro. El enlace iónico se forma entre un átomo electropositivo y uno electronegativo. El átomo electropositivo cede sus electrones y el átomo electronegativo los acepta. Como resultado de esteproceso se forman iones positivos (con valencia +n1) y negativos (con valencia - n2) con configuraciones de capa cerrada. En estas condiciones, los iones con cargas +n1 y - n2 experimentan atracción mutua. La fuerza de repulsión se manifiesta cuando las configuraciones electrónicas de capa cerrada iónica comienzan a traslaparse.
En el contexto de la mecánica cuántica, los electrones de valenciapertenecientes originalmente a los átomos neutros se comparten entre los dos átomos que constituyen la molécula. Los electrones se comparten de tal manera que la densidad de probabilidad de los electrones en un volumen pequeño, en un punto del espacio y en un momento dado, es mayor en torno al átomo electronegativo y, por tanto, este átomo adquiere la carga negativa (como en la figura 3). Esta es labase de una propiedad cualitativa que lo químicos denominan electronegatividad. Para que la energía de atracción sea máxima y la energía de repulsión sea mínima, los vecinos inmediatos de un ion positivo (catión) deben ser iones negativos (aniones), y viceversa. Existe cierta libertad en cuanto al empaquetamiento de los iones unos alrededor de otros; por consiguiente, el enlace iónico carece dedireccionalidad. No obstante, es necesario equilibrar las cargas positivas y negativas, tanto en términos locales y macroscópicos; en consecuencia, los electrones se localizan en el átomo electronegativo. Puesto que los electrones están localizados, la conductividad de los materiales iónicos es relativamente mala. Para que exista conductividad, los iones deben moverse con el campo eléctrico; pero,debido a que son pesados, se mueven con gran lentitud y son, por lo tanto, malos conductores térmicos y eléctricos a temperaturas bajas. La energía de enlace como consecuencia de la formación de enlaces iónicos es relativamente grande y, por ende, cabría esperar que los materiales fueran de alto punto de fusión. Los cerámicos son ejemplos de materiales con enlaces iónicos y se utilizan con gran...