Ciencia de los Materiales

Ciencia de los

Materiales

Grado en Diseño de Producto

Guillermo Filippone

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Ciencia de los materiales Guillermo Filippone

Estructura de la materia

Relación con las propiedades

Conceptos Fundamentales






El átomo

Estructura

Número atómico: caracteriza a c/elemento.

Z= Nº Protones = Nº Electrones (átomo neutro)

Masa atómica: A= Z + N

El nº de Neutrones puede variar ISOTOPOS

Peso atómico: masa ponderada de cada isótopo.

1 uma= 1/12 Masa


12𝐶

𝐴 = 12,000000 𝑢𝑚𝑎12𝐶Mol: 6,023 · 1023 átomos (moléculas)

1 uma/átomo (molécula) = 1 g/mol

Modelo de Bohr

Masa molar: MmH2O 2 · 1 + 16 = 18 umaCLASES PARTICULARES, TUTORÍAS TÉCNICAS ONLINELLAMA O ENVÍA WHATSAPP: 689 45 44 70



https://www.ptable.com/?lang=es

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Modelo ondulatorio

Fuente: W.D.Callister

Nube electrónica


El átomo

Estructura

Mecánica cuántica

Electrón: onda – corpúsculo

Posición: probabilística

Caracterizados por los

números cuánticos:

Nivel: n= 1, 2, 3, …

Subnivel: l= s, p, d, f

Estados: m= 1 / 0 / -1

Spin (orientación):

ms = +1/2; -1/2CLASES PARTICULARES, TUTORÍAS TÉCNICAS ONLINELLAMA O ENVÍA WHATSAPP: 689 45 44 70



https://youtu.be/35hl9djLdrk

https://youtu.be/35hl9djLdrk

https://www.youtube.com/watch?v=Y9ScxCemsPM

https://www.youtube.com/watch?v=LBEq1rhRbC4

https://www.youtube.com/watch?v=wxIxWTTsBj4


Conceptos FundamentalesEstructura de la materia

El átomo

Estructura

Mecánica cuántica

Distancia al núcleo

Subnivel (orbitales)

Nº estados (orientacióin)

Nº elec. subnivel

n l m N

1 (K) s 1 2

2 (L) s

p

1

3

2

63 (M) s

p

d

1

3

5

2

6

104 (N) s

p

d

f

1

3

5

7

2

6

10

14

Configuración electrónica

Principio de Exclusión de Pauli:

cada estado electrónico solo puede estar

ocupado por dos electrones de spines

opuestos. Esto limita el número de

combinaciones posibles.

Estado fundamental:

Cuando ocupan los estados de energía más

bajos posible.

Electrones de valencia:

Electrones que ocupan los niveles más

externos y participan en el enlace entre

átomos forman MOLÉCULAS






Moléculas

Enlaces entre átomos

Fuerzas

- Dependen de la distancia.

- Atractivas y repulsivas

FN= FA + FR

Si: FA = FR Sist. en equilibrio


Iones

Metal FN ALTA

Líquidos FN MEDIA

Gases FN BAJA

Energía potencial entre átomos






Moléculas

Enlaces entre átomos (Intramoleculares

Primarios : Enlaces químicos (Fuertes)

Surgen de la tendencia de los átomos a adquirir configuraciones estables:

Ley del octeto (gas inerte; H2 He).

Iónico (Fzas. de Coulomb):

METAL + NO METAL

Enlace no direccional.

Elementos con electronegatividad parecida.

Compuestos estables.

Ejemplos: NaCl, MgCl2, KCl


Electronegativo




Molécula de

agua (polar)



Moléculas

Enlaces entre átomos

Primarios

Covalente

2 NO METALES Comparten electrones entre los átomos

Ejemplos: Cl2, CH4, C (diamante, alta Tfusión)

Pueden ser compuestos muy estables (diamante, Tfusión= 3550ºC)

o poco estables (Bi, Tfusión= 270ºC), no conductores.

Metálico

METALES Y ALEACIONES (pocos electrones de valencia)

Buenos conductores

Muy estables: sólidos a Tambiente (Tfusión W= 3410 ºC),

o débiles: Hg líquido a Tambiente (Tfusión Hg= -39 ºC).

Molécula

de metano

Nube de electrones

(NO polar)






Moléculas

Enlaces entre moléculas (Intermoleculares)

Secundarios: Enlaces físicos

Fuerzas intermoleculares de Van der Walls

Más débiles que los químicos

Dipolos:

• Permanentes (CO). Polares

Puente hidrógeno (H2O).

Átomos electronegativos: H + N, O, F

Líquidos a temp. ambiental.

• Inducido (Cl2). Apolares

Enlace puente de hidrogeno

(entre moléculas de agua)CLASES PARTICULARES, TUTORÍAS TÉCNICAS ONLINELLAMA O ENVÍA WHATSAPP: 689 45 44 70



https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/La_molecula_del_agua.asp#:~:text=La%20mol%C3%A9cula%20de%20agua%20est%C3%A1,ox%C3%ADgeno%20se%20unen%20compartiendo%20electrones.

https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/La_molecula_del_agua.asp#:~:text=La%20mol%C3%A9cula%20de%20agua%20est%C3%A1,ox%C3%ADgeno%20se%20unen%20compartiendo%20electrones.



Moléculas

Enlaces entre moléculas

Propiedades dependientes

Tipos de materiales: combinaciones de enlaces primarios y secundarios

Tfusión: Energía térmica necesaria para romper enlaces.

Tensión superficial / capilaridad

Metales Cerámicos y vidrios

Polímeros






Moléculas


Propiedades del agua

• Enlace dipolar.

• Es el enlace líquido más fuerte en estado natural.

• Justifica la gran solubilidad del agua.

• Responsable del alto punto de fusión del agua.

• Explica la dilatación anómala del agua.






Moléculas


Propiedades





FIN

Muchas graciasCLASES PARTICULARES, TUTORÍAS TÉCNICAS ONLINELLAMA O ENVÍA WHATSAPP: 689 45 44 70



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