1. separata n° 03 enlaces atÓmicos en los sÓlidos

7/23/2019 1. SEPARATA N 03 ENLACES ATMICOS EN LOS SLIDOS

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EPARATA N 03 ENLACES ATMICOS EN LOS SLIDOSDE APOYO CUR O DE METALURGIA FSICA IFECHA

C O N T E N I D O :

E N L A C E A T M I C O E N L O L I D O

2.5 FUERZA Y ENERGA DE ENLACE

2.6 ENLACE INTERATMICO PRIMARIO

2.7 ENLACE ECUNDARIO O ENLACE DE AN DER !AAL

2 . " M O L # C U L A

DE ARROLLO

E N L A C E A T M I C O E N L O L I D O

2.5 FUERZA Y ENERGA DE ENLACE

La comprensin de muchas propiedades fsicas de los materiales se asa en elconocimiento de las fuer!as interatmicas "ue enla!an los #tomos$El enlace atmico se ilustra me%or considerando la atraccin entre dos #tomosaislados "ue se &an apro'imando desde una distancia de separacin in(nita$A )randes distancias* las interacciones son despreciales* pero al apro'imarse* cada#tomo e%erce fuer!as sore el otro$ Estas fuer!as son de dos tipos, atractivas yrepulsivas+ la ma)nitud de cada una de estas fuer!as &ara en funcin de laseparacin o distancia interatmica$ El ori)en de la fuer!a atractiva FA depende deltipo de enlace particular "ue e'iste entre los dos #tomos$ Esta ma)nitud &ara con la

distancia interatmica$ ,inalmente* los ni&eles m#s e'ternos de los #tomos empie!ana solaparse - aparece una fuer!a repulsiva FR ele&ada$ La fuerza resultate F!entre los dos #tomos es la suma de los componentes repulsivo y atractivo.

F

N

$ F

A

% F

R

"ue tami/n es una funcin de la separacin interatmica$ Cuando los componentesde amas fuer!as son i)uales* la resultante es nula. F

A

% F

R

$ 0Entonces sealcan!a el e"uilirio$

F&' () * 2 ." D+,+-+-/&* + +-+)'* )+,(1&*4 *)*/ &* ,+-/&* 1 )+(1*-+ /- 1* &*-/&*

&-+)*89&/* + 9 *&1*.

Los centros de los dos #tomos permanecer#n separados por la distancia de e"uilirioao* como indica la ,i)ura 0$1$ 2ara muchos #tomos*aoes apro'imadamente 3*4 nm 5467$ 8na &e! "ue alcan!an esta posicin* los #tomos contrarrestar#n cual"uier intentode ale%arse o apro'imarse mediante fuer!as de atraccin o repulsin*respecti&amente$A &eces es m#s con&eniente traa%ar con las ener)as potenciales entre dos #tomosen &e! de hacerlo con fuer!as$ Matem#ticamente* la ener)a 5E7 - la fuer!a 5F7 se

relacionan de la si)uiente forma.E=F dr

En sistemas atmicos.


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EN=

r

FNdr

r

FAdr+

r

FRdr EA+ER

Donde E!, EAy ERson las ener)as resultante* atracti&a - repulsi&a para dos #tomos&ecinos aislados

ENERGAS Y FUERZASDE ENLACE(a) Dependencia de lasfuerzas de repulsina!raccin " !#!al enfuncin de la separacinin!era!$ica para d#s%!#$#s aislad#s&(') Dependencia de laseneras de repulsina!raccin " !#!al en

funcin de la separacinin!era!$ica para d#s%!#$#s aislad#s&

Es!ad# de e*uili'ri# cuando el centro de los dos tomos permanecer separado por elespaciamiento de equilibrio r0. Para muchos tomos r0=0.3nm. En esta posicin los 2 tomoscontrarrestarn cualquier intento de separarlos.En la grfica de energa el mismo espaciamiento de equilibrio r0 corresponde a la distancia deseparacin en el punto ms ba!o de la cur"a de energa.

#a energa de enlace para estos dos tomos E0 corresponde a la energa en su punto mnimola cual representa la energa requerida para separar estos dos tomos una separacininfinitesimal.$ateriales con grandes energas de enlace tpicamente tienen tambi%n altos puntos de fusin. &temperatura ambiente las sustancias slidas se forman por grandes energas de enlacemientras los gases son formados por energas peque'as ( los lquidos con magnitudesintermedias.

El $dul# de elas!icidad depende de la cur+a Fuerza +s r una pendiente empinada en laposicin r0 de la cur"a dar como resultado un material relati"amente rgido mientras quependientes menos profundas darn materiales fle)ibles.

El c#eficien!e de e,pansin !-r$ica lineal o que tanto se e)panda un material cuando secaliente ( que tanto se contraiga cuando se enfra est relacionado con la forma de la cur"a E0"s r0. *n punto ba!o de la cur"a de forma angosta ( profunda tpico de materiales con grandesenergas de enlace se relaciona con un ba!o coeficiente de e)pansin t%rmica.

EN=

r

FNdr

r

FAdr+

r

FRdr

EA+E

R

FN=FA+FR

FA+FR=0

E = F dr


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ENLACE COALENTE

Es el enlace que se da entre elementos de electronegati"idades altas ( mu( parecidas en estoscasos ninguno de los tomos tiene ms posibilidades que el otro de perder o ganar loselectrones. #a forma de cumplir la regla de octeto es mediante la comparticin de electronesentre dos tomos. ;ada par de electrones que se comparten es un enlace.Este tipo de enlace se produce entre elementos mu( electronegati"os -no metales.#os electrones que se comparten se encuentran locali:ados entre los tomos que los comparten.

Represetaci"es)ue#%tica de uelace covalete de ua#ol*cula de #etao+C-./

2? +?3 ( ,. &dems puede encontrarse en slidos elementalescomo el diamante -carbono slice ( germanio as como otros compuestos de elementosubicados a la derecha de la tabla peridica como arseniuro de galio -&s@a antimonio de indio-An9b ( carburo de silicio -9i;.El n/mero de enlaces co"alentes de un tomo depende del n/mero de electrones de "alencia.Para + electrones de "alencia un tomo puede enla:arse con otros 71+ tomos.#os enlaces pueden ser mu( fuertes como en el diamante el cual es mu( duro ( tiene un punto

de fusin B30 C; o mu( d%biles como el bismuto el cual funde a 2D0 C;.

#os materiales polim%ricos representan este enlace con una estructura molecular bsica de unacadena larga de tomos de carbono enla:ados co"alentemente con 2 de sus > enlaces portomo. #os 2 enlaces restantes los comparte con otros tomos tambi%n co"alentes.


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Es normal tener enlaces parcialmente inicos ( parcialmente co"alentes. El grado del tipo deenlace depender de las posiciones relati"as de los tomos constitu(entes en la tabla peridica ola diferencia de sus electronegati"idades. Entre ma(or sea la diferencia en electronegati"idad elenlace ser ms inico ( "ice"ersa. El de carcter inico de un enlace entre elementos & ( Fes dado porG

carcter inico = H1e)pI-10.2-J&1JFKL ) 00Me donde J&1JF son las electronegati"idades de los respecti"os elementos siendo J& el mselectronegati"o

ENLACE MET=LICO

Es el enlace que se da entre elementos de electronegati"idades ba!as ( mu( parecidas -metales( sus aleaciones los metales tienen 2 o a lo mucho 3 e1 de "alencia mismos que no seenla:an a ning/n tomo en particular sino que son ms o menos libres para mo"erse a tra"%s delmetal entero. 9e pueden concebir como perteneciendo al metal como un todo o formando un maro nube de e1 alrededor de los n/cleos el resto de los e1 que no son de "alencia son llamadosn/cleos de iones que poseen una carga positi"a total igual en magnitud al total de carga de los e1de "alencia por tomo. #os e1libres protegen los n/cleos de iones cargados positi"amente derepelerse mutuamente.

Ilustracin esquemticadel enlace metlico.

1#r c#nsecuencia el enlace $e!%lic# es n# direcci#nal en car%c!er& Ade$%s es!#selec!r#nes li'res ac!2an c#$# pea$en!# para $an!ener l#s n2cle#s de i#nes unid#s&

L#s enlaces pueden ser d-'iles # fuer!es&Sus eneras +an desde 34 567$#l (8&9 e:7a!$) para el ; a 4? " >@8 BC&En eneral ran par!e del c#$p#r!a$ien!# de l#s $a!eriales se e,plica p#r su !ip# deenlace& L#s $e!ales s#n 'uen#s c#nduc!#res de elec!ricidad " cal#r c#$# c#nsecuenciade sus elec!r#nes li'res $ien!ras *ue l#s $a!eriales de enlace inic# " c#+alen!en#r$al$en!e s#n aislan!es el-c!ric#s " !-r$ic#s de'id# a la ausencia de un ran n2$er#de elec!r#nes li'res& 1#r #!r# lad# la $a"#ra de l#s $e!ales a !e$pera!ura a$'ien!e fallande una $anera d2c!il es decir *ue la frac!ura #curre despu-s *ue el $a!erial ae,peri$en!ad# rad#s i$p#r!an!es de def#r$acin per$anen!e $ien!ras *ue l#s$a!eriales enlazad#s inica$en!e s#n fr%iles de'id# a la na!uraleza de sus i#nes

carad#s el-c!rica$en!e&

ENLACE ECUNDARIO O DE AN DER !AAL

S#n d-'iles en c#$paracin a l#s pri$ari#s 8 567$#l (8& E+7a!$)&


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N#r$al$en!e presen!es en ases iner!es *ue !ienen es!ruc!uras elec!rnicas es!a'lesade$%s de es!ar en!re $#l-culas en es!ruc!uras $#leculares *ue s#n enlazadasc#+alen!e$en!e&Suren dip#l#s a!$ic#s # $#leculares&El dip#l# e,is!e sie$pre " cuand# a" una separacin de p#rci#nes p#si!i+as " nea!i+asde un %!#$# # $#l-cula& El enlace secundari# resul!a de la a!raccin C#ul#$'ica en!re ele,!re$# p#si!i+# de un dip#l# " la rein nea!i+a ad"acen!e de #!r#&

I 1()*/&8- +>(+9 &/* +1 +-1*/+ + *- D+ ) !**1 +-)+ &,1.

1. separata n° 03 enlaces atÓmicos en los sÓlidos

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