Fundamentos de la Estructura Atómica y la Materia

1. Composición y Clasificación Atómica

• 1. Los átomos: Están constituidos por nucleones (protones y neutrones) y electrones corticales. Aquellos que tienen el mismo número de nucleones se denominan isóbaros.
• 2. Emisión de radiación: Los átomos que constituyen la materia pueden emitir radiaciones, como los Rayos X característicos del elemento.
• 21. El modelo atómico de Rutherford: Indica que el átomo está constituido sobre un núcleo positivo sobre el que giran los electrones.
• 23. Isótopos: Los átomos que tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones se llaman isótopos; ejemplos de ello son los isótopos del hidrógeno: el deuterio y el tritio.
• 25. Orbitales atómicos: Los electrones están situados en los orbitales atómicos girando en torno a su núcleo. Su energía está cuantificada, es múltiplo de h (constante de Planck) y aumenta al aumentar el radio de giro.

2. Enlaces Químicos y Estructura de los Sólidos

• 3. Módulo de elasticidad teórico: Se define por la distancia interatómica X₀ por R (el corte de la tangente a la resultante por fuerzas). Es mucho mayor que el práctico o real, aunque guardan relación.
• 4. Cristales iónicos: En estos cristales, los átomos intercambian electrones para formar el enlace, originando iones de distinto signo que generan la fuerza de atracción electrostática.
• 22. Características de los metales: Se caracterizan por ser sustancias cristalinas y estar empaquetadas siguiendo un orden, tendiendo a minimizar su energía.
• 26. Enlace covalente: En este modelo, los átomos se unen formando un orbital molecular cuya energía es menor que la suma de la de los orbitales atómicos individuales.
• 27. Enlaces secundarios: Se dan por las fuerzas de Van der Waals al atraerse las moléculas polares y polarizadas.
• 28. Sustancias cristalinas: Se caracterizan por estar empaquetadas siguiendo un orden y tendiendo a minimizar su energía interna.
• 29. Alotropía: Se produce cuando un elemento presenta distintos tipos de red al cambiar en sus puntos críticos debido a la variación de la temperatura.

3. Cristalografía y Deformación Plástica

• 5. Sistemas de deslizamiento: Originan las deformaciones plásticas y están formados por planos de máxima densidad atómica superficial con sus direcciones de máxima densidad atómica lineal.
• 30. Red Hexagonal Compacta: Tiene cuatro índices de Miller por poseer cuatro ejes de referencia, de forma que la suma del primero y el segundo es igual al opuesto del tercero (i + j = -k).
• 31. Deformaciones plásticas: Los planos y direcciones de máximas densidades atómicas forman sistemas de deslizamiento que, al desplazarse entre sí, originan dichas deformaciones.

4. Interacción con Radiación y Rayos X

• 6. Capacidad de penetración: La penetración de los Rayos X se mide con el coeficiente de absorción lineal. Para radiaciones de la misma energía, este es proporcional a la densidad del material.
• 7. Interacción de Rayos X: En la interacción con los electrones corticales se producen efectos como el Rayleigh, al emerger el fotón de Rayos X con la misma longitud de onda.
• 33. Efectos Compton y Rayleigh: Se diferencian porque en el efecto Rayleigh la radiación emerge con la misma longitud de onda (λ), originando el fenómeno de la difracción.

5. Propiedades Térmicas y Difusión

• 8. Dilatación térmica: Depende de las fuerzas de enlace y de la energía potencial de enlace. Es característica de cada material y temperatura; por ello, el coeficiente se suele dar a 20 °C.
• 9. Transmisión de calor: En los sólidos se produce por conducción. En los materiales orgánicos, se produce por rotación y traslación molecular.
• 10. Fusión de materiales: Los materiales funden a temperaturas propias, lo cual depende del tipo de enlace y su energía; la temperatura de fusión aumenta al aumentar la energía de enlace.
• 32. Comportamiento de la dilatación: Sigue la tangente de la bisectriz de la curva de energía potencial (Ep) y aumenta con la temperatura.
• 34. Calor específico (Cv): A volumen constante, es aproximadamente igual a 6,3 Kcal/mol·K para todos los materiales a temperaturas ordinarias.
• 35. Conductividad térmica en metales: Se debe al desplazamiento de los electrones que transportan la energía hacia el foco más frío.
• 36. Difusión en sólidos: Los factores que la aumentan son el incremento de la temperatura, la presencia de defectos (huecos, dislocaciones) y el tamaño de grano pequeño.

6. Aleaciones y Transformaciones de Fase

• 11. Componentes de una aleación: Se distingue entre disolvente y soluto. El disolvente es el que mantiene la red cristalina, aunque participe en menor porcentaje.
• 12. Compuestos intermetálicos intersticiales: Están formados por metales de transición y átomos de pequeño tamaño como el Hidrógeno (H), Boro (B), Carbono (C) o Nitrógeno (N).
• 13. Curvas de enfriamiento: Muestran la evolución de la temperatura con el tiempo. Pueden presentar un tramo horizontal mientras el sistema está en equilibrio inestable.
• 14. Transformaciones de fase: Pueden producirse desde el estado líquido o sólido. Las que ocurren a partir del estado sólido suelen terminar con el sufijo -IDE (ej. eutectoide).
• 37. El soluto y el disolvente: En las aleaciones metálicas, el disolvente es el componente que mantiene su red cristalina original.
• 38. Propiedades intensivas vs. extensivas: Las variables intensivas, como la concentración o la temperatura, no se alteran al mezclar sistemas iguales.
• 39. Solidificación: Al solidificar una aleación, se forman granos de metal generalmente heterogéneos, donde el interior es rico en un componente y el exterior en otro.
• 40. Transformaciones en estado sólido: Son similares a las del estado líquido, pero generalmente más lentas y con mayor inercia térmica; sus nombres terminan en -ide.

7. Propiedades Eléctricas y Magnéticas

• 15. Teoría de bandas: La conductividad se explica mediante las bandas de energía. En los semiconductores, la banda de valencia está llena y la banda de conducción está vacía.
• 16. Semiconductores tipo P: Los portadores son trivalentes o huecos (h+). Se logra bajar el nivel de energía de la banda de conducción hasta un nivel aceptor próximo a la banda de valencia.
• 17. Semiconductores tipo N y P: Se impurifican para que la temperatura de funcionamiento coincida con el rango de agotamiento, donde la conductividad varía muy poco con la temperatura.
• 18. Ferrimagnetismo: Ocurre en materiales donde los dipolos magnéticos se alinean de forma antiparalela y tienen distinta magnitud.
• 19. Materiales diamagnéticos: En presencia de un campo magnético H, se induce en ellos un campo B negativo, aunque muy débil.
• 20. Ferritas duras: Tienen la fórmula MO · 6Fe₂O₃ (donde M es un metal divalente como bario o estroncio). Se procesan prensando los óxidos bajo un campo magnético para orientar los dipolos.