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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE DISEÑO INDUSTRIAL Ciencia de los Materiales – 24258

Profesor: Luis Alberto Laguado Villamizar Taller No. 2 Estructura atómica y cristalina de los Materiales Nombre:__________________________________________________________ _______________ Código: __________________________ Fecha: ________________________ Grupo: _________

1. El papel aluminio que se usa para almacenar alimentos pesa unos 0.3g por pulgada cuadrada. ¿Cuántos átomos de aluminio contiene una pulgada cuadrada de ese papel?

𝒈 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 𝑨𝒍 = 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝟐𝟔. 𝟗𝟖𝟏𝒈 → 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝟎. 𝟑𝒈 → 𝒙 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒂𝒕𝒎 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝒎𝒐𝒍 = 𝟔. 𝟔𝟗𝟔𝟗𝟑𝟒𝟖𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟏 á𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 𝒙 = 𝟎. 𝟑𝐠 ∗ 𝒈 𝟐𝟔. 𝟗𝟖𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑴 = 𝟐𝟔. 𝟗𝟖𝟏

2. Calcule la cantidad de átomos de hierro en una tonelada corta (2000lb) de hierro. 𝟐𝟎𝟎𝟎(𝟒𝟓𝟑. 𝟓𝟗𝟐) = 𝟗𝟎𝟕𝟏𝟖𝟒 𝟓𝟓. 𝟖𝟒𝟓𝒈 → 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒂𝒕𝒎/𝒎𝒐𝒍 𝟗𝟎𝟕𝟏𝟖𝟒𝒈 → 𝒙 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒙 = 𝟗𝟎𝟕𝟏𝟖𝟒 ∗ 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗ . 𝟖𝟒𝟓 = 𝟗. 𝟕𝟖𝟒𝟏𝟔 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟕 𝟓𝟓

3. Para niquelar una parte de acero de 200in², de superficie, con una capa de 0.002in de espesor de níquel: ¿Cuántos átomos de Níquel se requieren? ¿Cuántos moles de Níquel se requieren? 𝒄𝒎𝟑 𝑽 = 𝟎. 𝟒 𝒊𝒏𝒄𝒉 ∗ 𝟏𝟔. 𝟑𝟖𝟕 = 𝟔. 𝟓𝟓𝟒𝟖𝒄𝒎𝟑 𝒊𝒏𝒄𝒉𝟑 𝒈 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 = 𝟖. 𝟗 𝒄𝒎𝟑 𝟑

𝟖. 𝟗

𝒈 𝒎 = . 𝟓𝟓𝟒𝟖 𝟑 𝒄𝒎 𝟔

𝒎 = 𝟓𝟖. 𝟑𝟑𝟕𝟕𝟐 𝟓𝟖. 𝟔𝟗𝟑𝒈 → 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗

𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒂𝒕𝒎 𝒎𝒐𝒍

𝟓𝟖. 𝟑𝟑𝟕𝟕𝟐𝒈 → 𝒙 𝒙 = 𝟓. 𝟗𝟖𝟔𝟓𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒂𝒕𝒎𝒔

b. Cantidad de moles 𝟏 𝒎𝒐𝒍 → 𝟓𝟖. 𝟔𝟗𝟑𝒈 𝟏 𝒎𝒐𝒍 → 𝟓𝟖. 𝟔𝟗𝟑𝒈 𝒙 𝒎𝒐𝒍 → 𝟓𝟖. 𝟑𝟑𝟕𝟕𝟐𝒈 𝒙 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟑𝟗𝟒𝟔

4. Un alambre de Oro tiene 0.70mm de diámetro y 8.0cm de largo, la densidad del Oro es 19.3g/cm³. ¿Cuántos átomos contiene este alambre? 𝑔 𝑐𝑚3 2 𝑉 = 𝜋0.035 ∗ 8 = 0.0307876 𝒎 𝟏𝟗. 𝟑 = 𝟎. 𝟑𝟎𝟕𝟖𝟕𝟔 𝒎 = 𝟎. 𝟓𝟗𝟒𝟐𝟎𝒈 𝟏𝟗𝟔. 𝟗𝟕 → 𝟔. 𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝟎. 𝟓𝟗𝟒𝟐𝟎 → 𝒙 𝒙 = 𝟏. 𝟖𝟏𝟔𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟏 á𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐴𝑢 = 19.3

5. Escriba la configuración electrónica del Cobalto. Escriba los números cuánticos de los electrones ubicados en el subnivel 3d. N=27 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 7 átomos en 3d 6. Escriba la configuración electrónica del Indio. Escriba los números cuánticos

del electrón ubicado en el subnivel 5p. N=49 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1 Un electron en 5p

7. Escriba la configuración electrónica del Cobre. Escriba los números cuánticos de los electrones del subnivel 3d. N=29 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 9 átomos en 3d

8. En los metales la carga eléctrica se transfiere con el movimiento de los electrones de valencia. ¿Cuántos portadores potenciales de carga hay en un alambre de Aluminio de 1mm de diámetro y 100m de longitud? 𝑉𝑜𝑙 = (0.05)2 ∗ 𝜋 = 78.539 𝑐𝑚3 𝑀𝑎𝑠𝑎 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 2.7 ∗ 78.539 = 212.057𝑔 26.982𝑔 → 6.023 ∗ 1023 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 212.057𝑔 → 𝑥 𝑥 = 4.73360 ∗ 1024 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠 = 𝑐𝑎𝑛𝑡. 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 ∗ 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 4.73360 ∗ 1023 ∗ 3 = 1.42008 ∗ 1025

9. Si el radio atómico del plomo vale 0.175 nm, calcular el volumen de la celda unitaria en metros cúbicos. El plomo es FCC entonces 4𝑟 3 𝐴𝑜 = ( ) = 1.2126 ∗ 10−28 𝑚3 √2

10. Calcular el radio de un atomo de Paladio (Pd), estructura FCC, con densidad de 12 gr/cm3, y un peso atómico de 106,4 gr/mol. Como es FCC tiene 4 átomos 𝟒𝒓 𝟑

𝟑

𝑽 = ( ) = (𝟐√𝟐 𝒓) √𝟐 𝑔 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = 12 𝑐𝑚3 𝑔 𝑀 = 106,4 𝑚𝑜𝑙 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 =

á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 ∗

𝑀 3

6.023 ∗ 1023 ∗ (2√2 𝑟)

⇒ 12 = 4 ∗

6.023 ∗ 1023

106,4 ∗ (8 ∗ 2.82842 ∗ 𝑟)

1

3 106.4 𝑟 = (4 ∗ ) = 1.375490 ∗ 10−8 𝑐𝑚 6.023 ∗ 1023 (8 ∗ 2.82842 ∗ 12)

11. En el diagrama se muestran el peso atómico, la densidad y el radio atómico de tres hipotéticas aleaciones. Determinar para cada una si su estructura cristalina es FCC, BCC o CS y justifíquelo.

FCC = 4 átomos BCC = 2 átomos CS = 1 átomo 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 = #á𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 ∗

𝑴 𝟔, 𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟐𝟑 ∗ 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏