1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍN
ÁTOMOS Y ESTRUCTURAS CRISTALINAS
Profesor: Bachiller:
Ing. Manuel Rodriguez Victor Mendoza, 21.347.924
Sección: V
Maturín, Junio 2014

2. INTRODUCCIÓN
Toda la materia esta compuesta por sustancias simples llamadas elementos, y existen
aproximadamente 100 elementos distintos. Los elementos están formados por átomos,
de modo que un átomo es la cantidad más pequeña que se puede obtener de un
elemento, son demasiado pequeños como para verlos con un microscopio convencional.
Los átomos están formados por unas partículas mas pequeñas llamadas protones,
neutrones y electrones.
Las estructuras cristalinas son las que se presentan en un cuerpo sólido que presenta
una ordenación interna de sus constituyentes (iones, átomos o moléculas) que se repite
en una red tridimensional. Esta ordenación se manifiesta a escala macroscópica. Dicho
de otra manera, los cristales presentan una estructura microscópica básica, la celda
unidad, que se repite en tres dimensiones. . Como consecuencia, tanto la periodicidad
como la homogeneidad son características básicas de los cristales. . Cualquier red
cristalina se puede crear a partir de siete celdas unidad básicas,; cada celda define un
sistema cristalográfico : Cúbico , tetragonal , ortorrómbico, romboédrico, o trigonal,
hexagonal, monoclínico y triclínico.

3. ÁTOMOS
Los átomos son la unidad básica de toda la materia, la estructura que define a todos los
elementos y tiene propiedades químicas bien definidas. Todos los elementos químicos
de la tabla periódica están compuestos por átomos con exactamente la misma estructura
y a su vez, éstos se componen de tres tipos de partículas, como los protones, los
neutrones y los electrones. Ubicándose en la parte central de los átomos (en el núcleo
del átomo) se encuentran los protones y los neutrones, que tienen un peso mayor que el
de los electrones, los cuales se ubican en una especie de órbita alrededor del núcleo. Los
protones y los neutrones tienen casi que la misma masa y dentro de cada átomo, existe
siempre la misma cantidad de protones y electrones.
• Núcleo
Es el centro del átomo, es la parte más pequeña del átomo y allí se conservan todas sus
propiedades químicas. Casi que toda la masa del átomo reside en el núcleo.
• Protones
Son uno de los tipos de partículas que se encuentran en el núcleo de un átomo y tienen
carga positiva (masa = 1.673 x 10-24 gramos). Fueron descubiertos por Ernest
Rutherford entre 1911 y 1919. Como hemos visto en nuestro sección de química, al
analizar cada uno de los elementos de la tabla periódica, el número de protones de cada
átomo define qué elemento químico es, ésto se conoce como “peso atómico”. Los
protones están compuestos de partículas aún más diminutas conocidas como quarks o
quarks
.

4. • Electrones
Éstas son las partículas que orbitan alrededor del núcleo de un átomo, tienen carga
negativa y son atraídos eléctricamente a los protones de carga positiva (masa = 9.10 x
10-28 gramos).
• Neutrones
Los neutrones son partículas ubicadas en el núcleo y tienen una carga neutra (masa =
1.675 x 10-24 gramos). La masa de un neutrón es ligeramente más grande que la de un
protón y al igual que éstos, los neutrones también se componen de quarks.
• Isótopos
La cantidad de neutrones en un núcleo determina el isótopo de cada elemento. Así por
ejemplo el hidrógeno tiene tres isótopos conocidos: protio, deuterio y tritio.

5. El átomo en la antigüedad
Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y
concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de
mayor relevancia fueron:
• En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba
que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un
trozo que no se podría cortar más. Demócrito llamó a estos trozos átomos ("sin
división").
La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:
1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.
2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
• En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4
elementos: tierra, aire, agua y fuego.
• Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4
elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años
después en el pensamiento de la humanidad.

6. La teoría atómica de Dalton
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de
Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:
1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables
llamadas átomos.
Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran
distinguir entre los distintos elementos:
2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en
el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos
diferentes tienen distinta masa y propiedades.

7. 3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos
según una relación numérica sencilla y constante.

8. De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones:
- Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.
- Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales.
- Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en
una relación numérica sencilla y constante.

9. Modelos atómicos
En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un
modelo será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos
experimentales. El modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos;
en el momento en que falla, hay que modificarlo.
• Modelo atómico de Thomson
Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en
1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por
tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico. Thomson imaginó el átomo
como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los
electrones (como las pasas en un pudin).
Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y
la formación de iones.
- La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo
y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva.

10. - La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido
electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si
pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
• Modelo atómico de Rutherford
El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico
inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el "Experimento de
Rutherford".
En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas)
procedentes de un material radiactivo y se observaba que:
- La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección,
como era de esperar.
- Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente.
- Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión.

11. El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que:
- El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi
toda la masa.
- La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga
negativa de los electrones, que están fuera del núcleo.
- El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.
- Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste
por una gran distancia.
• El modelo atómico de Bohr
Para solucionar los problemas planteados, el físico danés Niels Bohr formuló, en 1913,
una hipótesis sobre la estructura atómica. Sus postulados eran:

12. 1) El electrón sólo se mueve en unas órbitas circulares "permitidas" (estables) en las que
no emite energía. El electrón tiene en cada órbita una determinada energía, que es tanto
mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo.
2) La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial de
mayor energía hasta otro de menor energía.
ESTRUCTURAS CRISTALINAS
La estructura cristalina, formada por la distribución de átomos, iones o moléculas, es en
realidad la que constituye la base material que forma el cristal. Mientras que la red
cristalina refleja el hecho de que el cristal es periódico y por ello, determina la simetría
tratada hasta el momento, la estructura del cristal no sólo determina su periodicidad,
marcada por la red y por la celda unidad de la misma, sino que determina el motivo, es
decir, la parte material constituida por átomos, iones y moléculas que llenan la citada
celda unidad. La estructura física de los sólidos es consecuencia de la disposición de los
átomos, moléculas o iones en el espacio, así como de las fuerzas de interconexión de las
partículas:
• Estado amorfo: Las partículas componentes del sólido se agrupan al azar.
• Estado cristalino: Los átomos (moléculas o iones) que componen el sólido se
disponen según un orden regular. Las partículas se sitúan ocupando los nudos o
puntos singulares de una red espacial geométrica tridimensional.

13. Los metales, las aleaciones y determinados materiales cerámicos tienen estructuras
cristalinas.
Los átomos que pertenecen a un sólido cristalino se pueden representar situándolos en
una red tridimensional, que se denomina retículo espacial o cristalino. Este retículo
espacial se puede definir como una repetición en el espacio de celdas unitarias.
La celda unitaria de la mayoría de las estructuras cristalinas son paralelepípedos o
prismas con tres conjuntos de caras paralelas
Según el tipo de enlace atómico, los cristales pueden ser de tres tipos:
a) Cristales iónicos: puntos de fusión elevados, duros y muy frágiles,
conductividad eléctrica baja y presentan cierta elasticidad. Ej: NaCl (sal común)
b) Cristales covalentes: Gran dureza y elevada temperatura de fusión. Suelen ser
transparentes quebradizos y malos conductores de la electricidad. No sufren
deformación plástica (es decir, al intentar deformarlos se fracturan). Ejemplo:
Diamante
c) Cristales metálicos: Opacos y buenos conductores térmicos y eléctricos. No son
tan duros como los anteriores, aunque si maleables y dúctiles. Hierro, estaño,
cobre,...
Según la posición de los átomos en los vértices de la celda unitaria de la red cristalina
existen:
a) Redes cúbicas sencillas: Los átomos ocupan sólo los vértices de la celda
unidad.
b) Redes cúbicas centradas en el cuerpo (BCC): Los átomos, además de ocupar
los vértices, ocupan el centro de la celda. En este caso cristalizan el hierro y el
cromo.
c) Redes cúbicas centradas en las caras (FCC): Los átomos, además de ocupar
los vértices, ocupan el centro de cada cara de la celda. Cristalizan en este tipo de
redes el oro, cobre, aluminio, plata,...

14. d) Redes hexagonales compactas (HC): La celda unitaria es un prisma hexagonal
con átomos en los vértices y cuyas bases tiene un átomo en el centro. En el
centro de la celda hay tres átomos más. En este caso cristalizan metales como
cinc, titanio y magnesio.
Redes BCC Redes FCC
Redes HC

15. CONCLUSIÓN
El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien
definidas, que mantiene su identidad. Cada elemento químico está formado por átomos
del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir
mediante procesos químicos. En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la
corteza. Para llegar a conocer la estructura atómica hoy en día se tuvo que pasar por
varias hipótesis y planteamientos científicos, dando lugar al surgimiento de mucho
modelos atómicos donde sugerían la supuesta estructura atómica. Estos modelos
planteados a lo largo de la historia iban adoptando posturas más actuales con el paso de
las investigaciones con el solo fin de tratar de explicar y entender el cambio de
propiedades del átomo. En una estructura cristalina los átomos o moléculas de la
sustancia tienen un ordenamiento geométrico constante en el espacio. Si, por el
contrario, no se observa una disposición periódica y ordenada de las entidades, se dice
que la sustancia no está cristalizada o que es amorfa. Ejemplos de minerales de
estructura amorfa son las rocas volcánicas y el vidrio.