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Configuración electrónica, números cuánticos

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Configuración Electrónica
Es la que nos permite conocer el número de electrones que se encuentra en cada orbital.

Pero antes de esto tenemos que conocer que son los números cuánticos ya que esta funciona por la mecánica cuántica.

Números Cuánticos 
Son parámetros que permiten conocer la energía de un electrón y la configuración de los orbitales. 

Existen 4

  1. Número Cuántico Principal ( n )
  2. Numero Cuántico Secundario ( l )
  3. Número Cuántico Magnético ( m )
  4. Número Cuántico Spin o Espin ( s ) o ( p )
Orbital: es la ubicación más próxima en donde se puede encontrar los electrones.  

Este fue propuesto por Niels Bohr 


El modelo atómico de Bohr es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados. Fue propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr, para explicar cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905. 




Puede haber 7 orbitales. Mientras más cerca del átomo estén tienen menor energía.

1. Número cuántico principal ( n ): acepta valores de 1-7. Nos permite conocer la cantidad de electrones mediante la formula. 


Resultado de imagen para numero cuantico principal

2(n)2   

2(1)2 = 2
2(2)2 = 8
2(3)2 = 18
2(4)2 = 32
2(5)2 = 50
2(6)2 = 72
2(7)2 = 98

2. Número cuántico secundario ( l ): Orbitales 4. Nos permite conocer los orbitales y colocarles un dato que nos dicen las dimensiones que tendrá.  

s, sharp (0)
p, principal (1) 
d, difuso (2)
f, fundamental (3)

  
s, 1 - 2 electrones
p, 3 - 6 electrones 
d, 5 - 10 electrones 
f, 7 - 14 electrones 

3. Número cuántico magnético ( m ): los valores que acepta abarcan del -l 0 +l
Resultado de imagen para numero cuantico magnetico


4. Número cuántico espín ( s ): El espín (del inglés spin 'giro, girar') o momento angular intrínseco se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular intrínseco de valor fijo. Se trata de una propiedad intrínseca de la partícula como lo es la masa o la carga eléctrica.


sobre su eje = 1/2 y -1/2


Configuración electrónica 

Ya sabiendo que son los números cuánticos  podemos ver como se realiza la configuración electrónica.

Pongamos como ejemplo el nitrógeno sabiendo que su numero atómico es 7 podemos ver que su configuración se desglosa a partir de la siguiente tabla. 


Lo primero es poner el primer orbital que es 1

1s

Luego el segundo que es 2
2s2  2p3

como se sabe el segundo orbital tiene  subniveles o subcapas que son s y p sabemos que s contiene dos electrones y p 6 pero en el ejemplo se toman de p sola mente 3 por que son los que le faltan para que el numero atómico sea 7 después de esto la configuración electrónica queda así.

1s2 2s2p3

en algunos casos se escribe así porque p ya pertenece a dos entonces ya no es necesario volver a escribir el dos 

1s22s2 p3




Tabla periódica

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La teoría atómica de Dalton generó las condiciones propicias para un enorme crecimiento en la experimentación química a principios del siglo XIX. A medida que el conjunto de observaciones químicas crecía, y la lista de elementos conocidos aumentaba, se intentaba descubrir patrones regulares del comportamiento químico. En 1869, estos esfuerzos culminaron en el desarrollo de la tabla periódica. Muchos elementos presentan similitudes muy marcadas entre sí. Por ejemplo, los elementos litio (Li), sodio (Na) y potasio (K) son metales blandos muy reactivos.

Los elementos helio (He), neón (Ne) y argón (Ar) son gases muy poco reactivos (inertes). Si los elementos se ordenan de manera creciente de sus números atómicos, sus propiedades químicas y físicas muestran un patrón repetitivo, o periódico. Por ejemplo, cada uno de los metales blandos reactivos, litio, sodio y potasio, se encuentran inmediatamente después de uno de los gases no reactivos, helio, neón y argón. A la distribución de elementos en orden creciente de sus números atómicos, donde los elementos que tienen propiedades similares se colocan en columnas verticales, se le conoce como la tabla periódica.  Para cada elemento de la tabla se proporciona el número atómico y el símbolo atómico.


Las filas horizontales de la tabla periódica se conocen como periodos. El primer periodo consta de sólo dos elementos, hidrógeno (H) y helio (He). El segundo y tercer periodos, los cuales comienzan con litio (Li) y sodio (Na), respectivamente, constan de ocho elementos cada uno. El cuarto y quinto periodo contienen 18 elementos. El sexto periodo tiene 32 elementos, pero para que éstos ocupen una sola página, 14 de estos elementos (aquellos con números atómicos del 57 al 70) aparecen en la parte inferior de la tabla. El séptimo y último periodo está incompleto, pero también tiene a 14 de sus miembros en la fila inferior de la tabla. Las columnas verticales de la tabla periódica se conocen como grupos. La forma en que los grupos están clasificados es hasta cierto punto arbitraria; en general se utilizan tres esquemas de clasificación. 

El conjunto superior de rótulos, que tienen designaciones A y B, se utiliza mucho en Norteamérica. En este esquema se emplean con frecuencia números romanos, en lugar de números arábigos. Por ejemplo, el grupo 7 A se rotula como VIIA. Los europeos utilizan una convención similar que numera las columnas de la 1A hasta la 8 A, y luego de la IB hasta la 8 B, por lo que asignan el rótulo 7B (o VHB) al grupo encabezado por el flúor (F), en lugar de rotularlo 7A. En un esfuerzo por eliminar esta confusión, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) propuso la convención de numerar a los grupos del 1 al 18 sin designaciones A o B. Los elementos que pertenecen al mismo grupo con frecuencia presentan similitudes en sus propiedades físicas y químicas. Por ejemplo, los "metales de acuñación", como el cobre (Cu), la plata (Ag) y el oro (Au), pertenecen al grupo IB. Como su nombre sugiere, los metales de acuñación se utilizan alrededor del mundo para hacer monedas. 

Muchos otros grupos de la tabla periódica también tienen nombres. Con excepción del hidrógeno, todos los elementos del lado izquierdo y de la parte media de la tabla periódica son elementos metálicos, o metales. La mayoría de los elementos son metálicos; comparten propiedades características, como el brillo y la alta conductividad eléctrica y calorífica. Todos los metales, con excepción del mercurio (Hg), son sólidos a temperatura ambiente. Los metales están separados de los elementos no metálicos, o no metales, por una diagonal escalonada que va del boro (B) al astato (At). 

El hidrógeno, aunque se encuentra del lado izquierdo de la tabla periódica, es un no metal. A temperatura ambiente, algunos no metales son gases, algunos sólidos y uno es líquido. Los no metales difieren por lo general de los metales en su apariencia y en otras propiedades físicas. Muchos de los elementos que se encuentran junto a la línea que separa a los metales de los no metales, como el antimonio (Sb), tienen propiedades intermedias entre las de los metales y las de los no metales. A estos elementos con frecuencia se les llama metaloides.

Teoría atómica de la materia

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Los filósofos de la antigüedad especularon sobre la naturaleza del "material" fundamental con el que está formado el mundo. Demócrito (460-370 a.C.) y otros filósofos griegos anteriores a él pensaban que el mundo material debía estar formado de pequeñas partículas indivisibles que llamaron átomos, que significa "indivisible o infragmentable". Más tarde, Platón y Aristóteles propusieron la idea de que no podía haber partículas indivisibles. La perspectiva "atómica" de la materia se desvaneció por muchos siglos, durante los cuales la filosofía aristotélica dominó la cultura occidental. 
La idea de los átomos resurgió en Europa durante el siglo xvii, cuando los científicos intentaron explicar las propiedades de los gases. 
Es natural pensar en partículas diminutas invisibles ocasionando estos efectos conocidos. Isaac Newton (1642-1727), el científico más famoso de su época, apoyó la idea de los átomos. Pero pensar en átomos como partículas invisibles en el aire es muy diferente a pensar en los átomos como los bloques de construcción fundamentales de los elementos. A medida que los químicos aprendían a medir las cantidades de elementos que reaccionaban entre sí para formar nuevas sustancias, se establecían los cimientos para una teoría atómica que vinculaba la idea de elementos con la idea de átomos. 
Esa teoría surgió del trabajo realizado por un maestro de escuela inglés, John Dalton, durante el período de 1803 a 1807. 
La teoría atómica de Dalton incluía los siguientes postulados:

1 . Cada elemento está formado por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos.
2. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos entre sí, en masa y otras propiedades, pero los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de otros elementos.
3. Los átomos de un elemento no pueden transformarse en átomos de otro elemento mediante reacciones químicas; los átomos no se crean ni se destruyen en reacciones químicas.
4. Los compuestos se forman cuando los átomos de más de un elemento se combinan; un compuesto dado siempre tiene el mismo número relativo y tipo de átomos.

De acuerdo con la teoría atómica de Dalton, los átomos son las partículas más pequeñas de un elemento que conservan la identidad química de éste. En contraste, un compuesto contiene átomos de dos o más elementos. La teoría de Dalton explica varias leyes sencillas sobre combinación química que se formularon durante esa época. Una de estas leyes fue la  composición constante, en un compuesto dado, el número relativo y los tipos de átomos son constantes. Esta ley es la base del postulado 4 de Dalton. Otra ley química fundamental fue la ley de la conservación de la masa (también conocida como ley de la conservación de la materia): la masa total de los materiales presentes después de una reacción química es la misma que la masa total presente antes de la reacción. Esta ley es la base del postulado 3. Dalton propuso que los átomos siempre mantienen sus identidades y que los átomos que participan en una reacción química se reacomodan para originar nuevas combinaciones químicas.

El descubrimiento de la estructura atómica
Una buena teoría debe explicar los hechos conocidos y predecir los nuevos. Dalton utilizó esta teoría para deducir la ley de las proporciones múltiples.

Propiedades de la materia

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Sustancias Puras
Tipo de materia que está formada por átomos o moléculas todas iguales. A su vez estas se clasifican en sustancias puras simples y compuestos químicos. Para definir estos dos tipos de sustancias puras hay dos formas. Empecemos por la primera.En el nivel molecular, cada elemento se compone de sólo un tipo de átomo. Los compuestos son sustancias

Sustancias Puras Simples

Están formadas por átomos todos iguales o moléculas con átomos iguales. Ojo hay elementos como el oxígeno que si lo miramos por un microscopio está formado todo por átomos de oxígeno iguales, pero agrupados de dos en dos, es decir agrupado en moléculas de O2, pero como los átomos que forman estas moléculas son iguales (oxigeno-oxigeno) se considera sustancia pura simple.

Compuestos Químicos: Formados por moléculas todas iguales. En este caso los átomos que forman las moléculas tienen que ser diferentes. Por ejemplo el agua, cuya fórmula es H2O, moléculas todas iguales, y cada molécula estará formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O).

Elemento

Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En su forma más simple posee un número determinado de protones en su núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas. Es un átomo con características físicas únicas, aquella sustancia que no puede ser descompuesta mediante una reacción química, en otras más simples. No existen dos átomos de un mismo elemento con características distintas y, en el caso de que estos posean número másico distinto, pertenecen al mismo elemento pero en lo que se conoce como uno de sus isotopos.

Mezclas

La mayor parte de la materia que conocemos consiste en mezclas de diferentes sustancias. Cada sustancia de una mezcla conserva su propia identidad química y sus propiedades. 

Mezcla homogénea

Las mezclas homogéneas son aquellas en las que los componentes de la mezcla no son identificables a simple vista. Una mezcla homogénea importante de nuestro planeta es el aire. El aire está formado por varios componentes como:
  • Oxígeno: Elemento O.
  • Nitrógeno: Elemento N.
  • Dióxido de carbono: Compuesto CO2
  • Vapor de agua
  • Otros gases en menor cantidad.

Entre las mezclas homogéneas se distingue un tipo especial denominado disolución o solución. Al componente que se encuentra en mayor cantidad se le denomina solvente o disolvente y al que se encuentra en menor cantidad, soluto.

Mezcla heterogénea

Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse fácilmente. Pueden ser gruesas o suspensiones de acuerdo al tamaño. Mezclas gruesas: El tamaño de las partículas es apreciable, por ejemplo: las ensaladas, concreto, etc. Y suspensiones: Las partículas se depositan con el tiempo, por lo general tiene la leyenda "agítese bien antes de usar", por ejemplo: medicamentos, aceite con agua, etc.

Propiedades de la materia

Las propiedades de la materia pueden clasificarse como físicas o químicas. Podemos observar las propiedades físicas sin cambiar la identidad y composición de la sustancia. Estas propiedades incluyen color, olor, densidad, punto de fusión, punto de ebullición y dureza. Las propiedades químicas des­ criben la forma en que una sustancia puede cambiar, o reaccionar, para formar otras sustancias. Una propiedad química común es la inflamabilidad, que es la capacidad de una sustancia de arder en presencia de oxígeno.

Cambios físicos y químicos

Como sucede con las propiedades de una sustancia, los cambios que las sustancias experimentan pueden clasificarse como físicos o químicos. Durante un cambio físico, una sustancia cambia su apariencia física, pero no su composición (es decir, es la misma sustancia antes y después del cambio). La evaporación del agua es un cambio físico. Cuando el agua se evapora, cambia del estado líquido al gaseoso, pero sigue compuesta por moléculas de agua. Todos los cambios de estado (por ejemplo, de líquido a gas, o de líquido a sólido) son cambios físicos. En un cambio químico (también conocido como reacción química), una sustancia se transforma en otra químicamente diferente. Por ejemplo, cuando el hidrógeno arde en el aire experimenta un cambio químico, ya que se combina con el oxígeno y forman agua. 

Estados de La Materia

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La materia normalmente presenta tres estados o formas: sólida, líquida gaseosa. Sin embargo, existen dos estados mas que son el superfluido y el estado plasma, el cual corresponde a un conjunto de partículas gaseosas eléctrica-mente cargadas (iones), con cantidades aproximadamente iguales de iones positivos y negativos, es decir, global-mente neutro.

1. Estado sólido

Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los amorfos o vítreos, por el contrario, las partículas que los constituyen carecen de una estructura ordenada.
Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes características:
  • Cohesión elevada.
  • Tienen una forma definida y memoria de forma, presentando fuerzas elásticas restituidas si se deforman fuera de su configuración original.
  • A efectos prácticos son Incompresibles.
  • Resistencia a la fragmentación.
  • Fluidez muy baja o nula.
  • Algunos de ellos se subliman.


2. Estado líquido

Si se incrementa la temperatura, el sólido va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:
  • Cohesión menor.
  • Movimiento energía cinética.
  • Son fluidos, no poseen forma definida, ni memoria de forma por lo que toman la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
  • En el frío se contrae (exceptuando el agua).
  • Posee fluidez a través de pequeños orificios.
  • Puede presentar difusión.
  • Son poco compresibles.

3.Estado gaseoso

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas resultan insignificantes. Es considerado en algunos diccionarios como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos, ya que el término de vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.
En los gases reales no existe un desorden total y absoluto, aunque sí un desorden más o menos grande.
En un gas, las moléculas están en estado de caos y muestran poca respuesta a la gravedad. Se mueven tan rápidamente que se liberan unas de otras. Ocupan entonces un volumen mucho mayor que en los otros estados porque dejan espacios libres intermedios y están enormemente separadas unas de otras. Por eso es tan fácil comprimir un gas, lo que significa, en este caso, disminuir la distancia entre moléculas. El gas carece de forma y de volumen, porque se comprende que donde tenga espacio libre allí irán sus moléculas errantes y el gas se expandirá hasta llenar por completo cualquier recipiente.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:
  • Cohesión casi nula.
  • No tienen forma definida.
  • Su volumen es variable.

4.Estado plasmático

El plasma es un gas ionizado, es decir que los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.
En la baja Atmósfera terrestre, cualquier átomo que pierde un electrón (cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) se dice que está ionizado. Pero a altas temperaturas es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, (ley de los gases ideales) y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos, moviéndose muy rápido, son suficientemente violentas para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente «ionizados» por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.


5.El superfluido 

Es un estado de la materia caracterizado por la ausencia total de viscosidad (lo cual lo diferencia de una sustancia muy fluida, la cual tendría una viscosidad próxima a cero, pero no exactamente igual a cero), de manera que, en un circuito cerrado, fluiría interminablemente sin fricción. Fue descubierta en 1937 por Piotr Kapitsa, John F. Allen y Don Misener, y su estudio es llamado hidrodinámica cuántica.
Es un fenómeno físico que tiene lugar a muy bajas temperaturas, cerca del cero absoluto, límite en el que cesa toda actividad. Un inconveniente es que casi todos los elementos se congelan a esas temperaturas.

Propiedades Extrinsecas

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PROPIEDADES GENERALES O EXTRINSECAS

Las propiedades generales son las propiedades comunes a toda clase de materia; es decir, no nos proporcionan información acerca de la forma como una sustancia se comporta y se distingue de las demás. Son aquellas que varían con la cantidad de materia considerada. Es decir, a mayor tamaño, mayor peso tendrá, además de mayor volumen.

Las propiedades generales más importantes son:

MASA: cantidad de materia que tiene un cuerpo.
VOLUMEN: espacio que ocupa un cuerpo.
     PESO: resultado de la fuerza de atracción o gravedad que ejerce la tierra sobre los cuerpos.
INERCIA: tendencia de un cuerpo a permanecer en estado de movimiento o de reposo mientras no exista una causa que la modifique y se relaciona con la cantidad de materia que posee el cuerpo.
IMPENETRABILIDAD:   característica por la cual un cuerpo no puede ocupar el espacio que ocupa otro cuerpo al mismo tiempo.
POROSIDAD: es la característica de la materia que consiste en presentar poros o espacios vacíos.


Propiedades Intrinsecas

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PROPIEDADES ESPECÍFICAS O INTRINSECAS
Las propiedades específicas son características de cada sustancia y permiten diferenciar un cuerpo de otro. Las propiedades específicas se clasifican en propiedades físicas y propiedades químicas.


PROPIEDADES FÍSICAS: son las que se pueden determinar sin que los cuerpos varíen su naturaleza. Entre las propiedades físicas se encuentran:

PROPIEDADES ORGANOLEPTICAS: son aquellas que se determinan a través de las sensaciones percibidas es por los órganos de los sentidos. Por ejemplo, el color, el olor, el sabor, el sonido y la textura.

ESTADO FÍSICO: es la propiedad de la materia que se origina por el grado de cohesión de las moléculas. La menor o mayor movilidad de las moléculas caracteriza cada estado. Los estados Principales y mas conocidos son: solido, líquido y gaseoso; investigaciones recientes proponen la existencia de otros estados, los cuales se producen, sobre todo, en condiciones extremas de temperatura y presión. Estos nuevos corresponden al estado de plasma  y el superfluido.

El plasma es un estado que adoptan los gases cuando se calientan a elevadas temperaturas del orden de 10.000 grados centígrados las moléculas adquieren tanta energía sin ética, que los frecuentes choques provocan la ruptura de las moléculas e incluso de los átomos, lo que origina una mezcla de iones positivos y electrones des localizados, donde el número de cargas, además de los átomos y las moléculas, es prácticamente el mismo. 

El superfluido es un estado que se consigue cuando un gas, como el Helio, se licua a altas presiones y temperaturas cercanas al cero absoluto. La sustancia se comporta como un líquido que trepa por las paredes y se escapa. Presenta muy poca fricción y viscosidad.

Algunas Propiedades Son:

  • PUNTO DE EBULLICIÓN: es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado líquido al estado gaseoso
  • PUNTO DE FUSIÓN: es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido.
  • SOLUBILIDAD: es la propiedad que tienen algunas sustancias de disolverse en un líquido a una temperatura determinada.
  • DENSIDAD: es la relación que existe entre la masa de una sustancia y su volumen. por ejemplo, un trozo de plomo pequeño es más denso que un objeto grande y liviano como el corcho.
  • DUREZA: es la resistencia que oponen a ser rayadas. Se mide mediante una escala denominada escala de Mohs que va de uno hasta diez. Así, por ejemplo, dentro de esta escala el talco tiene una dureza de uno ``1´´, mientras que el diamante presenta un grado de dureza diez ``10´
  • ELASTICIDAD: es la capacidad que tienen los cuerpos de deformarse cuando se aplica ellos y de recuperar su fuerza original cuando la fuerza se suprime.
  • DUCTILIDAD: mide el grado de facilidad con que ciertos materiales se dejan convertir en alambres o hilos.
  • MALEABILIDAD: mide la capacidad que tienen ciertos materiales para convertirse en láminas, como el cobre o el aluminio. En general, los materiales que son útiles también son maleables.
  • TENACIDAD: es la resistencia que ofrecen los cuerpos a romperse o deformarse cuando se les golpea. Uno de los materiales más tenaces del acero.
  • FRAGILIDAD: es la tendencia de romperse o fracturarse.










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