ORGANIZACIÓN ATÓMICA 2
Summary
TLDREl guion trata sobre la densidad teórica y su importancia en la precisión de las estructuras cristalinas a nivel atómico y su aplicación en la ingeniería de materiales. Se discute la complejidad de encontrar datos coherentes, como el radio atómico y el peso atómico, y cómo estos afectan la densidad. Se utiliza el cobre como ejemplo, explicando su estructura cristalina y cómo calcular su densidad teórica a partir de su peso atómico y volumen de la celda unitaria, destacando la importancia de la precisión en las estimaciones y la variabilidad de las propiedades del material bajo diferentes condiciones.
Takeaways
- 🔬 La densidad teórica es una medida de la precisión en las estimaciones de las estructuras cristalinas a nivel atómico y su impacto en el uso de la ingeniería de materiales.
- 📚 Se utiliza una tabla química completa para encontrar valores como conductividad, valencia, peso atómico, radio atómico, entre otros.
- 🤔 Existe confusión en las fuentes sobre la diferencia entre radio atómico y radio covalente, así como entre masa atómica y peso atómico.
- 🧭 Se aborda la importancia de la coherencia y consistencia en el uso de datos en la estructura cristalina, especialmente en el caso del cobre.
- 🧲 El cobre tiene un número atómico de 29 y su estructura cristalina es centrada en las caras (FCC), con un radio atómico de 127.8 picómetros.
- 🔢 El peso atómico del cobre es de 63.546 gramos por mol, y se utiliza para calcular la masa de la celda unitaria.
- 📐 Los parámetros de red de la estructura cristalina del cobre son claves para determinar su densidad teórica.
- 📊 La densidad teórica del cobre se calcula como 8.93 g/cm³, lo que demuestra la exactitud de las estimaciones a nivel atómico.
- 🔄 La densidad de un material puede variar según las condiciones, pero la densidad teórica proporciona un valor estándar bajo condiciones normales.
- 📖 Se recomienda a los estudiantes realizar ejercicios con distintos elementos para calcular la densidad teórica y verificar la exactitud de las fuentes de información.
Q & A
¿Qué es la densidad teórica y cómo se relaciona con la precisión en ingeniería de materiales?
-La densidad teórica es un concepto físico que se refiere a la masa dividida por el volumen de un material. Es crucial en la ingeniería de materiales porque permite predecir y garantizar las propiedades macroscópicas de los materiales a nivel atómico, lo que es esencial para su uso en aplicaciones prácticas.
¿Cuál es el número atómico del cobre y qué estructura cristalina presenta?
-El cobre tiene un número atómico de 29 y su estructura cristalina más común es la centrada en las caras (FCC), aunque también puede presentarse en estructuras hexagonales compactadas (HCP) en ciertas condiciones.
¿Cómo se determina el radio atómico experimentalmente y cuál es el radio atómico del cobre según la fuente del texto?
-El radio atómico se determina experimentalmente a través de diversas técnicas como la medición de enlaces covalentes. Según el texto, el radio atómico del cobre es de 127.8 picómetros (10^-12 metros).
¿Cuál es la relación entre el peso atómico y el radio atómico en la determinación de la densidad teórica?
-El peso atómico, que se mide en gramos por mol, y el radio atómico, que se mide en picómetros, son fundamentales para calcular la densidad teórica. El peso atómico proporciona la masa de un átomo específico, mientras que el radio atómico permite calcular el volumen de la celda cristalina, y juntos permiten determinar la densidad.
¿Qué es el factor de empaquetamiento y cómo se calcula para una estructura FCC?
-El factor de empaquetamiento es una medida de la eficiencia con la que los átomos están empaquetados en una celda cristalina. Para una estructura FCC, el factor de empaquetamiento es del 74%, lo que indica que el 74% del volumen de la celda está ocupado por átomos.
¿Cuántos átomos hay en una celda unitaria de cobre con estructura FCC y cómo se determina?
-En una celda unitaria de cobre con estructura FCC, hay 4 átomos. Se determina a partir de los parámetros de la celda cristalina, donde 'a' es el radio atómico multiplicado por √2.
¿Cómo se calcula el volumen de una celda unitaria de cobre con estructura FCC?
-El volumen de una celda unitaria de cobre con estructura FCC se calcula multiplicando el radio atómico 'a' elevado a la potencia 3, donde 'a' es 4 veces el radio atómico dividido por √2, resultando en un volumen de 47.20031 x 10^-24 centímetros cúbicos.
¿Qué es la densidad teórica del cobre y cómo se calcula?
-La densidad teórica del cobre se calcula dividiendo la masa de la celda unitaria entre su volumen. Para el cobre, la densidad teórica es de 8.93 g/cm³, obtenida a partir de la masa de la celda unitaria (4 átomos multiplicados por el peso atómico del cobre) y su volumen.
¿Cómo varía la densidad teórica de un material con las condiciones a las que está sometido?
-La densidad teórica de un material puede variar dependiendo de las condiciones, como la temperatura y la presión. Por ejemplo, un aumento de temperatura puede causar una expansión del volumen, disminuyendo la densidad, mientras que una presión elevada podría compactar el material y aumentar su densidad.
¿Qué es la estructura hexagonal compactada (HCP) y cómo se diferencia de la estructura FCC?
-La estructura hexagonal compactada (HCP) es una forma de empaquetado de átomos donde los capas de átomos se apilan en un patrón hexagonal. Se diferencia de la estructura centrada en las caras (FCC) en que en HCP, las capas superiores y inferiores de átomos no están alineadas directamente sobre las capas intermedias, lo que resulta en un empaquetado menos eficiente y una densidad teórica ligeramente menor.
Outlines
🔍 Introducción a la densidad teórica y estructuras cristalinas
El primer párrafo introduce el tema de la organización y la densidad teórica, destacando su importancia en la precisión de las estimaciones en estructuras cristalinas a nivel atómico y su impacto en el uso de la ingeniería de materiales. Se menciona que se realizará un ejercicio para calcular la densidad teórica del cobre a partir de los parámetros de red de su estructura cristalina. Se discute la complejidad de encontrar una fuente coherente y consistente en el uso de datos como el radio atómico y el peso atómico, y se resalta la necesidad de utilizar fuentes verificables para estos valores. Además, se explica que el cobre tiene una estructura cristalina centrada en las caras (FCC) y se proporcionan detalles sobre sus parámetros de red como el número de átomos por celda y el factor de empaquetamiento.
📏 Cálculo de la densidad teórica del cobre
El segundo párrafo se enfoca en el cálculo de la densidad teórica del cobre. Se describen las unidades y valores relevantes, como el número atómico, el radio atómico en picometros y el peso atómico en gramos por mol. Se explica que la densidad se calcula como la masa sobre el volumen y se detallan los pasos para determinar la masa y el volumen de la celda unitaria del cobre. Se menciona que la masa de la celda unitaria se calcula a partir del peso atómico y el número de átomos en la celda, y el volumen se determina usando el radio atómico y las relaciones geométricas de la estructura cristalina. Finalmente, se calcula la densidad teórica del cobre y se destaca la precisión de este valor, lo que demuestra la exactitud de las estimaciones a nivel atómico y su relevancia en la ingeniería de materiales.
📘 Consideraciones adicionales para estructuras hexagonales
El tercer párrafo aborda consideraciones adicionales para el cálculo de la densidad teórica en metales con estructuras cristalinas hexagonales. Se menciona que la relación entre el radio atómico y el parámetro 'a' no es directa en estos casos, y se proporciona una tabla para facilitar el cálculo del volumen de la celda unitaria en estructuras hexagonales. Se discuten las diferencias en las relaciones geométricas y se enfatiza la importancia de verificar las fuentes de información para garantizar la precisión en los cálculos. El párrafo concluye con una recomendación de realizar ejercicios con diferentes elementos para practicar el cálculo de la densidad teórica y verificar la exactitud de los datos utilizados.
Mindmap
Keywords
💡Densidad teórica
💡Estructura cristalina
💡Parámetros de red
💡Radio atómico
💡Peso atómico
💡Número atómico
💡Coordinación
💡Factor de empaquetamiento
💡Celda unitaria
💡Hexagonal compactado
💡Radio covalente
Highlights
Importancia de la densidad teórica en la ingeniería de materiales.
Evidencia de la precisión en las estimaciones a nivel atómico y su impacto a nivel macro.
Uso de la tabla química completa para encontrar valores físicos y químicos de elementos.
Confusion entre radio atómico y radio covalente en diferentes fuentes.
Diferenciación entre peso atómico y masa atómica en la literatura.
Estructura cristalina del cobre y su relevancia en la ingeniería de materiales.
Uso de la tabla periódica para determinar propiedades del cobre.
Análisis de la estructura cristalina del cobre como centrada en las caras (FCC).
Parámetros de red de la estructura cristalina del cobre: a, número de coordinación, factor de empacamiento y puntos de red.
Peso atómico del cobre y su conversión a unidades de masa atómica.
Cálculo del radio atómico del cobre en picometros.
Determinación de la densidad teórica del cobre a partir de su estructura cristalina.
Relación entre la masa y el volumen para calcular la densidad.
Cálculo del volumen de la celda unitaria del cobre.
Análisis del factor de empacamiento y su impacto en la densidad teórica.
Comparación de la densidad teórica con valores experimentales y su importancia.
Consideraciones sobre la variabilidad de la densidad en diferentes condiciones.
Diferencias en la densidad teórica para estructuras cristalinas hexagonales.
Recomendaciones para realizar ejercicios con distintos elementos y verificar fuentes de datos.
Transcripts
buen día
continuando con el tema de organización
atómica hablaremos sobre la densidad
teórica
como evidencia de la exactitud que
existe en las estimaciones que hacemos
en las estructuras cristalinas a nivel
atómico y la precisión que tiene eso a
nivel macro ya
en el uso de la ingeniería de los
materiales
a partir de para realizar esto pues
haremos un ejercicio
[Música]
trata de lo siguiente a partir de los
parámetros de red de la estructura
cristalina del cobre calcular su
densidad teórica normalmente una tabla
química
completa se encuentran valores tanto
físicos como químicos de cualquier
elemento distribuidos
distribución electrónica los valores de
conductividad físico valencia electro
negatividad estructura cristalina peso
atómico número atómico radio atómico
etcétera aquí se evidencia qué
y esta que es muy completa a veces no
hay una unidad de criterios aquí se
habla de radio covalente y de radio
atómico aunque
es explícito en esta en algunos lo
utilizan indistintamente
o el peso atómico también hay fuentes
que utilizan unidades de masa atómica y
las confunden con peso atómico
en formol en este caso cuando la
estructura cristiana no es muy claro qué
tipo es es un cubo pero no sé no es
claro qué tipo de estructura cristalina
es es decir no es fácil encontrar una
fuente en él
en la cual haya una coherencia y
consistencia en el uso de todos estos
datos
puedo decir algo en el radio atómico
usted puede encontrar hasta unos 4 o 5
maneras de medirlo
a partir del radio atómico
experimentalmente medirme calculado
medido el radio atómico como cuando el
tipo enlaces covalentes entre otras
entonces
con ese fin he resumido en estos cuadros
esos valores para que los utilicemos
concretando lo de fuentes verificables
entonces él
inicio siempre es viendo cuál es el
número atómico el cobre tiene un número
atómico 29 por lo que vamos a utilizar
una tabla periódica y nos facilita su
ubicación
aquí están todos los elementos que
resumen la tarde 50 de la tarde
en esta primera esta tabla periódica
analizamos que el 29 el cobre nos indica
la estructura cristalina todas las
estructuras cristalinas hay una clave
que nos indica el tipo de estructura
cristalina que es hay algunas algunas
que tienen paréntesis eso quiere decir
que es una estructura predicha o
estimada y en algunos casos hay un guión
porque hay más de un tipo de estructura
cristalina básicamente se de la
temperatura el hierro presenta hasta
tres tipos de estructura cristalina
distintas dependiendo de la temperatura
y aquí siendo concretos en este cuadro
se presentan tres hexagonales una que se
llama hcp que la llaman hexagonal
embalada hay una que se llama a de hcp
doble cierre hexagonal embalada y la
otra que es la llama h x hexagonal
realmente es el mismo es la misma
estructura unas con un grado de
aplastamiento mayor o menor y unas con
un pequeño desplazamiento en los planos
basales como yo lo es un tema que
veremos más adelante pero para el efecto
de el alcance de en este momento de la
asignatura utilizaremos solamente como
si fuese una estructura cristalina como
la hemos estudiado hasta ahora
sabiendo que el cobre es una estructura
centrada en las caras entonces tenemos
estas
y parámetros
propiedades tea es igual a cuatro ejes
en radio atómico sobre raíz de dos que
el número de coordinación es 12 el
factor de empáticamente 074 y los puntos
de red son 4
y este el joven como evidencia
aquí partimos del peso atómico esta
tabla
resume el peso atómico en gramos pulmón
63.500 46 para el caso del cobre
el radio atómico es 127.8 pico metros un
pico metros son 10 a la menos 12 metros
todas las unidades acá están en pico
metros las que están en amarillo es
porque son las que están en el texto de
haz que la cndh en algunos casos
difieren y en lo pones en algunas de las
aulas en la mayoría de las tablas
periódicas en esto pues es un texto para
ingeniería de materiales entonces ese es
nuestra referencia porque además es una
de las fuentes más reconocidas en esta
área
entonces
aquí a manera de resumen el cobre tiene
el número atómico 29 su estructura
crista en sf sc radio atómico 127.8 pico
metros o lo que es por 10 a la menos 12
metros en ese valor el peso es de 63.500
46 gramos por mor peso atómico
al ser una estructura fcc su número de
coordinación de 12 el factor de
empaquetamiento 074 cuatro átomos por
celda cristalina y a es cuatro veces el
radio atómico vivido en la raíz de 2
para determinar la densidad es un
concepto físico que es igual a la masa
sobre el volumen de debemos determinar
la masa de la estructura cristalina y el
volumen de la estructura cristal
la masa de la estructura cristalina la
determinan los átomos son los que tienen
más en esta bien
y ese cálculo la lo hacemos a partir del
peso atómico hay una relación
esa es la densidad más oro volumen hay
una relación que nosotros sabemos que el
peso atómico está dado para una cantidad
específica de átomos que son las moles
es un amor que de 6.0 23 por días a la
23 átomos
si establecemos esta relación con los
debidos estos cálculos podemos
determinar cuánto es la masa de un átomo
por lo menos numéricamente y sabiendo
que tiene cuatro átomos esa celda
podemos determinar fácilmente que la
masa de la celda unitaria es de 4.22 por
10 a la menos 22
para determinar el volumen sabemos que
es un cubo entonces el volumen de un
cubo es q y sabiendo que las relaciones
de aes 4 es resolver raíz de dos pues es
fácilmente verificable que ese volumen
es 47.200 31 por 10 a la menos 24
centímetros cúbicos
esta no es la única manera de resolver
este tipo de problemas
puedes resolver también a partir del
análisis
verificación de el factor de
empaquetamiento
esta es una manera muy clara
ahora sabiendo que tenemos la masa y el
volumen de esa celda unitaria pues
determinamos la densidad 8.93 48 gramos
por centímetro cúbico y una precisión de
al menos
10 1 por 10 a la menos 3 gramos por
centímetro cúbico
es decir es muy exacta y es una
evidencia de que haciendo estas
estimaciones para la celda unitaria para
el átomo
esa es él son los valores
en el material y ese es el valor que se
considera en condiciones normales porque
sabemos que las variables como
y la densidad pueden variar
dependiendo de las condiciones en las
que esté el material
en algunos casos particular relacional
en el caso particular de la de la
estructura hexagonal la relación entre
aguirre no es directa entre ahí si el
radio atómico ya no es directa o
indirecta porque
ahí hay las relaciones saurer sobre r
pero debido a esa plaza a es igual a 2 o
a 12 de repelón desigualado ser pero en
algunos casos hay un aplastamiento de la
estructura es ocasión algunas
distorsiones entonces en esos casos si
estamos hablando de la estructura ideal
se es 1.633 veces a esta relación que
está aquí se sobre y aquí ya vimos
anteriormente lo que sucedía entre los
parámetros a hice y que había una cierta
desviación debido al alargamiento o al
aplastamiento de esa estructura
para facilitar eso pues hice esta otra
tabla por lo menos para metales con
estructura cristalina hexagonal dónde
está y estás y entonces podemos
determinar fácilmente sabemos que el
volumen de ese prisma es el área del
hexágono que lo podemos medir a partir
de a y cds la altura
nuevamente la fuente esas que la en los
que están en amarillo se efectivamente
es 1.633 veces ha de tomar así está ahí
y las unidades de medida de en este caso
son en acción'
bueno pues eso resume
el asunto decía teórica de las
recomendaciones que hagan ejercicios con
distintos elementos calculen la densidad
teórica y verifiquen fuentes
las distintas fuentes que hay acerca de
la exactitud del proceso
y el procedimiento de las estimaciones
muchas gracias
5.0 / 5 (0 votes)