Estructura Atómica y Enlaces Químicos: Propiedades y Tipos de Sustancias Cristalinas

Estructura Atómica de la Materia

La estructura atómica de la materia se refiere a la disposición y organización de los átomos, que son las unidades fundamentales de la materia. Esta estructura es crucial para entender cómo se forman los cristales en procesos industriales de conformación y tratamiento.

Partículas Elementales

Las partículas elementales son aquellas que componen el átomo: electrones, protones y neutrones (el positrón es una antipartícula del electrón). Las características principales de un átomo son su masa y su carga eléctrica.

El Átomo

El átomo se considera formado por un núcleo, donde se encuentran los protones y neutrones. El núcleo concentra la mayor parte de la masa del átomo. Los electrones, con carga negativa y masa despreciable en comparación con protones y neutrones, orbitan alrededor del núcleo. Cuando un átomo no está excitado eléctricamente, es neutro, y el número de electrones es igual al número de protones. En el núcleo, los protones tienen carga positiva y los neutrones carga neutra.

Electrones Periféricos y Niveles Energéticos

Los electrones periféricos, que se encuentran en las capas más externas del átomo, son los que determinan las propiedades físicas y químicas de los elementos. El nivel energético de un electrón viene dado por la distancia de su órbita respecto al núcleo. Cuando hay una transformación, los electrones sufren cambios energéticos; pueden absorber energía y pasar a una órbita más externa, o liberar energía y pasar a una órbita más interna. Por ejemplo, cuando un cuerpo se calienta, se dilata debido a que los electrones se mueven a órbitas más externas; cuando se enfría, los electrones se mueven a órbitas más internas.

Metales y Metaloides

• Metales: Son elementos con tendencia a ceder electrones. Son buenos conductores del calor y la electricidad. Ejemplo: sodio metálico.
• Metaloides: Son elementos que tienden a captar electrones. Son malos conductores de la electricidad.

Tipos de Enlaces Químicos

Enlace Iónico

Se forma entre iones de distinta carga (cationes y aniones).

Enlace Covalente

Se produce cuando se unen químicamente elementos que, generalmente, no son metálicos. No hay una transferencia completa de electrones, sino una compartición; se produce una penetración mutua de las órbitas de los electrones de la última capa, formando una nube electrónica común.

Enlace Metálico

Los metales tienen las siguientes características:

• Brillo metálico (después de pulirse).
• Color gris, blanco o amarillo.
• Buenos conductores del calor y la electricidad.
• Estructura cristalina poliédrica.
• Los cristales se pueden deformar sin romperse.

El enlace metálico presenta características tanto del enlace iónico como del covalente. Los electrones de valencia se encuentran deslocalizados, moviéndose libremente entre los átomos y formando una nube electrónica común. El brillo característico de los metales se debe a esta nube electrónica.

Estado Cristalino

Cuando una sustancia pasa del estado líquido al sólido de forma ordenada, bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, se forman cristales. Los átomos se agrupan formando redes cristalinas poliédricas, que son las estructuras que definen a los cristales.

Tipos de Sustancias Cristalinas

• Cristales Iónicos: Son duros y frágiles. Funden a temperaturas elevadas.
• Cristales Covalentes: Son duros, frágiles e indeformables. Malos conductores de la electricidad.
• Cristales Metálicos: Son blandos y se pueden deformar fácilmente (dúctiles y maleables). Opacos y buenos conductores del calor y la electricidad.