Clase 03 Enlaces Csmat
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Víctor Osorio L.
Estructuras atómicas y enlaces.
Ciencia de los Materiales (541524)
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Víctor Osorio L.
Átomo son unidades básicas de todos los materiales de la ingeniería.
Núcleo
Electrones
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Víctor Osorio L.
Modelo común de átomo sencillo consta de un pequeño núcleo de alrededor de 10(-14) m de diámetro, rodeado de una nube de electrones relativamente poco dispersa y de densidad variable de tal modo que su diámetro es de aproximadamente 10(-10) m.
Núcleo
Electrones
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Víctor Osorio L.
Masa (g): protón 1,673*10(-24) neutrón 1,675*10(-24) electrón 9,109*10(-28) Carga unitaria (culombios): protón +1,602*10(-19) neutrón no tiene carga electrón -1,602*10(-19)
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Víctor Osorio L.
Los electrones mas externos son responsables de la mayoría de las propiedades eléctricas, mecánicas , químicas y termias de los átomos.
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Víctor Osorio L.
Número atómico: indica el número de protones que están en su núcleo. Cada elemento tiene su propio número atómico característico de tal manera que define el elemento. Masa atómica : es la masa en gramos 6,023*10(23) átomos (número de Avogadro).
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Víctor Osorio L.
mol-gramo (mol): es el número en gramos de ese elemento igual al número que expresa su masa atómica relativa molar. Ej.: un mol-gramo de aluminio tiene una masa de 26,89 g y contiene 6,023*10(23) átomos.
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Víctor Osorio L.
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Víctor Osorio L.
Estructura electrónica de los átomos Átomo de hidrógeno para el electrón solo se permite ciertas órbitas definidas (niveles energéticos) ; al excitarse a una orbita superior absorbe una cantidad discreta de energía, si el electrón cae a una orbita mas baja emite una cantidad discreta de energía.
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Víctor Osorio L.
ΔE = h*
h: cte. de Planck
: frecuencia del fotón
C = λ * C: velocidad de la luz λ: longitud de onda de la luz
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Víctor Osorio L.
Teoría atómica moderna: ecuación de Bohr donde n es el número cuántico principal.
Diagrama de niveles energético para el espectro de las líneas del hidrogeno
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Víctor Osorio L.
Números cuánticos: número cuántico principal n: representa los niveles de energía principales para el electrón , es alta la probabilidad de encontrar a un electrón. (a mayor valor de n el electrón esta mas alejado del núcleo, mayor es su energía) número cuántico secundario l: especifica los subniveles de energía dentro de los limites de los niveles principales, es alta la probabilidad de encontrar el electrón si ese nivel energético esta ocupado. (subnivel s, p, d y f)
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Víctor Osorio L.
número cuántico magnético ml : representa la orientación espacial de un orbital atómico, contribuye poco a la energía del electrón, depende del valor de l en un orbital particular y los valores permitidos son de + l a - l incluyendo el cero. número cuántico de spin ms expresa las dos direcciones de spin permitidas para el giro del electrón en torno a su propio eje. Las direcciones son en sentido horario y anti horario y sus valores permitidos son +1/2 y -1/2. Dos electrones pueden ocupar el mismo orbital pero deben tener spines opuestos.
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Víctor Osorio L.
Tamaño atómico: se considerara cada átomo como una esfera de radio definido. Se sabe que el radio de la esfera no es constante, depende de alguna extensión externa. A medida que a un elemento se le añaden niveles sucesivos con incremento del número cuántico principal, el tamaño del átomo crece.
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Víctor Osorio L.
Configuración electrónica de los elementos representa la distribución de los electrones en orbitales.
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Víctor Osorio L.
Máximo de
electrones por cada
nivel atómico
principal.
98
72
50
32
18
8
2
Orbitales electrones
s 2
p 6
d 10
f 14
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Víctor Osorio L.
Estructura electrónica y reactividad química las propiedades químicas de los átomos de los elementos depende de la reactividad de los electrones más externos.
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Víctor Osorio L.
Gases nobles las capas exteriores de los gases nobles tiene una configuración s2p6 para la capa más externa, dándole una alta estabilidad química siendo muy estables y menos reactivos químicamente que el resto de los elementos. Esto se demuestra en la incapacidad de reaccionar con otros elementos.
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Víctor Osorio L.
Elementos electropositivos son metálicos por naturaleza y ceden electrones en las reacciones químicas para producir iones positivos o cationes. El número de electrones cedido por un átomo electropositivo en una reacción es indicado por el número de oxidación positivo.
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Víctor Osorio L.
Elementos electronegativos son no metálicos en esencia y aceptan electrones en las reacciones químicas para producir iones negativos o aniones. El número de electrones aceptado por un átomo electronegativo en una reacción es indicado por el número de oxidación negativo.
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Víctor Osorio L.
Electronegatividad : es la capacidad de un átomo para atraer electronos hacia sí. Este concepto ayuda a entender el comportamiento de los enlaces entre los elementos.
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Víctor Osorio L.
Relación entre estructuras y propiedades químicas.
Metales No Metales
Electrones en niveles externos (3 ó 4).
Cuatro ó más electrones en los niveles externos.
Forman cationes por perdidas de electrones.
Forman aniones por ganancia de electrones.
Baja electronegatividad. Alta electronegatividad.