atomo y estrutura cristalina

1. Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Escuela Ingeniería Química
Lapso 2015-2
Sección “S”
Realizado por:
Chirino Vidaluz C.I.19415560
Maracaibo, Septiembre de 2015
Profesor:
Carneiro Julián

2.  Origen del átomo (Teoría atómica de la materia)
 Modelos de Atómicos
 Partes de un átomo
 Estructura cristalina

3. Teoría atómica de la materia
Definimos “átomo” como la
partícula más pequeña en que un
elemento puede ser dividido sin
perder sus propiedades químicas.
Aunque el origen de la palabra
átomo proviene del griego, que
significa indivisible, los átomos
están formados por partículas aún
más pequeñas, las partículas
subatómica

4. Modelo Atómicos
Modelo atómico de John Dalton, publicada entre los años
(1.808 y 1.810)
John Dalton (1766-1844). Químico y físico británico. Creó una
importante teoría atómica de la materia. En 1803 formuló la ley que
lleva su nombre y que resume las leyes cuantitativas de la química
(ley de la conservación de la masa, realizada por Lavoisier; ley de
las proporciones definidas, realizada por Louis Proust; ley de las
proporciones múltiples, realizada por él mismo). Su teoría se puede
resumir en:
 Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas
átomos.
 Todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos en su masa y demás propiedades.
 Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular sus masas son
diferentes.
 Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.
 Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en
una relación de números enteros sencilla, formando entidades definidas (hoy llamadas
moléculas)

5. (Modelo atómico de J. J. Thomson , publicada entre los años 1.898 y 1.904)
Joseph Thomson (1.856-1.940) partiendo de las
informaciones que se tenían hasta ese momento
presentó algunas hipótesis en 1898 y 1.904,
intentando justificar dos hechos:
La materia es eléctricamente neutra, lo que hace
pensar que, además de electrones, debe de haber
partículas con cargas positivas.
Los electrones pueden extraerse de los átomos,
pero no así las cargas positivas.
Propuso entonces un modelo para el átomo en el
que la mayoría de la masa aparecía asociada con la
carga positiva (dada la poca masa del electrón en
comparación con la de los átomos) y suponiendo que
había un cierto número de electrones distribuidos
uniformemente dentro de esa masa de carga
positiva (como una especie de pastel o calabaza en la
que los electrones estuviesen incrustados como si
fueran trocitos de fruta o pepitas).

6. Fue un primer modelo realmente atómico, referido a la constitución de los átomos, pero muy limitado y
pronto fue sustituido por otros.
Thomson, sir Joseph john (1856-1940). Físico británico. Según el modelo de Thomson el átomo consistía en
una esfera uniforme de materia cargada positivamente en la que se hallaban incrustados los electrones de un
modo parecido a como lo están las semillas en una sandía. Este sencillo modelo explicaba el hecho de que la
materia fuese eléctricamente neutra, pues en los átomos de Thomson la carga positiva era neutralizada por
la negativa. Además los electrones podrían ser arrancados de la esfera si la energía en juego era
suficientemente importante como sucedía en los tubos de descarga.
J. J. Thomson demostró en 1897 que estos rayos se desviaban también en un campo eléctrico y eran atraídos
por el polo positivo, lo que probaba que eran cargas eléctricas negativas. Calculó también la relación entre la
carga y la masa de estas partículas.
Para este cálculo realizó un experimento: hizo pasar un haz de rayos catódicos por un campo eléctrico y uno
magnético.
Cada uno de estos campos, actuando aisladamente, desviaba el haz de rayos en sentidos opuestos. Si se
dejaba fijo el campo eléctrico, el campo magnético podía variarse hasta conseguir que el haz de rayos
siguiera la trayectoria horizontal original; en este momento las fuerzas eléctricas y magnética eran
iguales y, por ser de sentido contrario se anulaban.
El segundo paso consistía en eliminar el campo magnético y medir la desviación sufrida por el haz debido
al campo eléctrico. Resulta que los rayos catódicos tienen una relación carga a masa más de 1.000 veces
superior a la de cualquier ion.
Esta constatación llevó a Thomson a suponer que las partículas que forman los rayos catódicos no eran
átomos cargados si no fragmentos, es decir, partículas subatómicas a las que llamo “electrones”.

7. E. Rutherford realiza en 1911
Rutheford realizó un experimento crucial con el que se
trataba de comprobar la validez del modelo atómico de
Thomson.
Las partículas alfa (a), procedentes de un material
radiactivo, se aceleran y se hacen incidir sobre una lámina
de oro muy delgada. Tras atravesar la lámina las partículas
a chocan contra una pantalla recubierta interiormente de
sulfuro de zinc, produciéndose un chispazo. De esta forma
era posible observar si las partículas sufrían alguna
desviación al atravesar la lámina.
Las llamadas "partículas alfa" son núcleos de helio (por
tanto sumamente pequeñas, invisibles a la observación
directa) y cuyas características principales son:
(1871-1937)
 Su masa es, aproximadamente, 8.000 veces
la de un electrón.
 Tienen carga eléctrica positiva.

8. Modelo atómico de Bohr
El modelo de Bohr es muy simple es parecido al modelo
planetario de Copérnico, los planetas describiendo órbitas
circulares alrededor del Sol.
El electrón de un átomo o ión hidrogenoide describe también
órbitas circulares, pero los radios de estas órbitas no pueden
tener cualquier valor.
Consideremos un átomo o ión con un solo electrón. El núcleo de
carga “Z” es suficientemente pesado para considerarlo inmóvil
En el modelo de Bohr, solamente están permitidas aquellas
órbitas cuyo momento angular está cuantizado
La evolución de los modelos físicos del átomo se vio impulsada por los datos experimentales. El
modelo de Rutherford, en el que los electrones se mueven alrededor de un núcleo positivo muy
denso, explicaba los resultados de experimentos de dispersión, pero no el motivo de que los
átomos sólo emitan luz de determinadas longitudes de onda (emisión discreta).
Bohr partió del modelo de Rutherford pero postuló además que los electrones sólo pueden
moverse en determinadas órbitas; su modelo explicaba ciertas características de la emisión
discreta del átomo de hidrógeno, pero fallaba en otros elementos.

9. El modelo atómico de Schrödinger define al principio
los electrones como ondas de materia (dualidad
onda-partícula), describiendo de este modo la
ecuación ondulatoria que explicaba el desarrollo en
el tiempo y el espacio de la onda material en
cuestión.
El electrón con su carácter ondulatorio venía
definido por una función de ondas (Ψ), usando una
ecuación de ondas sencilla que no era más que una
ecuación diferencial de segundo grado, donde
aparecían derivadas segundas de Ψ. Cuando se
resuelve esta ecuación , se observa que la ecuación
depende de unos parámetros que son los números
cuánticos
Modelo de Erwin Schrödinger 1926
el modelo de Schrödinger, nos hace abandonar por
completo el concepto anterior de los electrones, que
venían definidos como pequeñísimas esferas
cargadas que daban vueltas en torno al núcleo, para
dar paso a ver los electrones como una función de
onda, y añadiéndonos un útil concepto, el de orbital
El modelo atómico de Schrödinger no se
trata de un modelo relativista, sino
cuántico, que está basado en la
ecuación que este físico austríaco
realizó en 1925.

10. Thomson (1904).
Cargas (+) y (-) Rutherford (1911)
El núcleo
Bohr (1913)
Niveles de energía
Schrödinger (1926)
Modelo de nubes
electrónicas
Dalton (1803)
Crea postulaciones
del átomo
Evolución del Átomo
Siguiendo los modelos atómicos

11. Estructura del átomo
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la
corteza.
El núcleo es la parte central del átomo y contiene
partículas con carga positiva, los protones, y
partículas que no poseen carga eléctrica, es decir
son neutras, los neutrones. La masa de un protón es
aproximadamente igual a la de un neutrón.
La corteza es la parte exterior del átomo. En ella
se encuentran los electrones, con carga negativa.
Éstos, ordenados en distintos niveles, giran
alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas
2000 veces menor que la de un protón.
NOTA: Todos los átomos de un elemento químico
tienen en el núcleo el mismo número de protones.
Este número, que caracteriza a cada elemento y lo
distingue de los demás, es el número atómico y se
representa con la letra Z.

12. Partes de un Átomo
Corteza
Protones
Neutrones
Núcleo
Electrones
(Electrón en movimiento)

13. Estructura Cristalina
Es la forma sólida de cómo se ordenan y empaquetan los átomos, moléculas, o iones.
Estos son empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se
extienden en las tres dimensiones del espacio. La cristalografía es el estudio científico
de los cristales y su formación.
El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones
internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas.
Suelen aparecer como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas
(hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es
suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.
Estado de la materia:
sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad
de sus estructuras.
Líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar
unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
Gaseoso: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran
variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y
presión.

14. Arreglo atómicos
 Sin Orden: los átomos y moléculas carecen de una arreglo ordenado .

15. Ordenamiento de corto enlace: es el arreglo espacial de los átomos o
moléculas que se extiende solo a los vecinos mas cercano de éstos, a
estas estructura s se le denomina “estructura no cristalina”.
Vapor de agua

16. Orden de largo enlace: El arreglo atómico de largo alcance (LRO) abarca
escalas de longitud mucho mayores de 100 nanómetro . Los átomos o iones
en estos materiales forman un patrón regular y repetitivo semejante a
una red en 3 dimensiones.
Grafeno (compuesto de carbono
densamente empaquetado)

17. Modelo de las esferas rígidas: se consideran los átomos (o iones) como
esferas sólidas con diámetros muy bien definidos. Las esferas
representan átomos macizos en contacto
Cristal: conjunto de átomos ordenados según un arreglo periódico en
tres dimensiones

18.  Red cristalina: disposición
tridimensional de puntos
coincidentes con las posiciones de
los átomos (o centro de las
esferas). Los átomos están
ordenados en un patrón periódico,
de tal modo que los alrededores de
cada punto de la red son idénticos
Un sólido cristalino
Es un conjunto de
átomos estáticos que
ocupan una posición
determinada

19.  Celda unitarias: Es el agrupamiento más pequeño de átomos que conserva
la geometría de la estructura cristalina, y que al apilarse en unidades
repetitivas forma un cristal con dicha estructura (subdivisión de una red
que conserva las características generales de toda la red).
Estructura cristalina cúbica de cara centrada:
a) representación de la celda unidad mediante esferas rígida
b) celda unidad representada mediante esferas reducidas

20.  Parámetros de red: describen el tamaño y la forma de la celda unitaria, incluyen
las dimensiones de las aristas de la celda unitaria y los ángulos entre estas.
En función de los parámetros de la celda unitaria las longitudes de sus lados
y ángulos que forman, se distinguen 7 sistemas cristalinos que definen la
forma geométrica de la red.

21. Sistemas
Cristalinos
(Redes de Bravais)

22. Estructuras cristalinas de elementos metálicos a 25ºC y 1atm

23. PROCESO DE CRISTALIZACIÓN
En los metales y aleaciones líquidas, calentados considerablemente por encima de su
punto de fusión, los átomos se agrupan a azar, de modo irregular y son portadores de
elevada energía y movimiento. A medida que el líquido se enfría y se acerca al punto
de solidificación, la energía de algunos átomos puede haber disminuido y con ello su
movilidad dentro de la masa, de tal forma que pueden ocupar, respecto a los otros,
una posición más orientada, lo que se asemeja a su disposición en el metal sólido.
Una vez alcanzada la temperatura de solidificación, estos grupos aislados de átomos
pueden haber quedado ya orientados y enlazados como el cristal elemental,
adquiriendo una estructura rígida de orientación los unos respecto a los otros.
Los átomos vecinos pueden, una vez perdida la energía térmica necesaria, irse
agregando al cristal elemental formado, formando nuevos cristales elementales unidos
y comenzar dentro de la masa líquida a formar redes cristalinas en crecimiento. Estos
cristales en crecimiento, cuando alcanzan cierto tamaño se convierten en núcleos de
cristalización, y a su alrededor comienza a tejerse la red cristalina, a medida que mas
y mas átomos van perdiendo energía con el enfriamiento.
Como la formación de los núcleos de cristalización puede comenzar indistintamente en
cualquier parte de la masa líquida, los cristales pueden comenzar a crecer en múltiples
lugares simultáneamente

25.  http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/ESTRUCTURAS.htm (consultado septiembre de
2015)
 http://ingivanfuentes.es.tl/ESTRUCTURA-CRISTALINA-DE-LOS-METALES.htm (consultado
septiembre de 2015)