El átomo como unidad fundamental de la materia

El átomo como unidad fundamental de la materia.

El hombre tiende a sentir una fascinación peculiar por todas las cosas que alcanza a percibir, por todo aquello que le rodea y todo aquello que tiene cierto volumen, incluyendo nuestro cuerpo; entonces a partir de esto se iniciaron distintas posturas y teorías para tratar de definir lo que es la materia y qué es aquello que le permite formarse y cambiar con el paso del tiempo o con la modificación del espacio en el que esta se encuentra.

La materia ha sido motivo de inquietud en el hombre, desde que intentamos conocer la naturaleza y el funcionamiento de nuestro entorno para al mismo tiempo intentar comprender nuestra propia naturaleza y nuestro funcionamiento, la composición de todo aquello que captamos. Es a partir de esto donde se descubre el átomo.

El átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que posee todas las características de éste, está formado por un núcleo central que concentra casi la totalidad de su masa y una carga eléctrica positiva; una nube de electrones (partículas de carga eléctrica negativa) que giran a su alrededor describiendo órbitas elípticas. El núcleo está constituido por neutrones y protones. Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo.

Los átomos chocan creando nuevos cuerpos, los cuales reanudaran el proceso y repetirán el choque con diferentes átomos. Cuando esto sucede, también tienen la capacidad de crear mundos, ya que por el hecho de ser infinitos pueden lograr viajar y apartarse a lugares para formarlos

El átomo es el elemento principal de la materia puesto que sin él ésta no existiera es por ello que representa gran importancia en la vida del hombre puesto que todo lo que lo rodea se conforma de esa minúscula partícula.

Teorías atómicas.

Modelo de Thomson.

El descubrimiento de electrón, así como de los llamados rayos canales o rayos positivos, los cuales pueden observarse como un fino haz de luz detrás de un tubo de descarga con el cátodo perforado, llevó a la conclusión de que el átomo no podía ser una esfera rígida de material característico para cada elemento, como había supuesto ingenuamente Dalton, sino que debía poseer una estructura.

La primera hipótesis fue formulada en 1904 por Thomson, quien imaginó el átomo como una esfera de material de carga positiva dentro de la cual estaban embebidos lo electrones necesarios para neutralizar esa carga. Algo así como una especie de biscocho con pasas en el que las pasas vendrían a ser los electrones.

Modelo atómico de Rutherford.

El estudio de la radiactividad, descubierta a finales del siglo XIX, había conducido a la hipótesis de que el número atómico representaba el número de unidades de carga positiva del átomo y, puesto que éste es neutro, también el número de electrones. La naturaleza de las distintas radiaciones que emite el radio fue establecida por E. Rutherford el 1903 y, en 1911, el propio Rutherford inició una serie de experimentos cruciales de los que surgió el concepto de núcleo atómico.

En estos experimentos, Rutherford y sus colaboradores H. Geiger y E. Marsden utilizaron una fuente de partículas α, y mediante la interposición de planchas de plomo, colimaron el haz de partículas y lo dirigieron sobre una lámina de oro muy fina. Las partículas atravesaban la lámina e incidían sobre una superficie recubierta de sulfuro de cinc, provocando un centelleo. A partir de la observación de este centelleo era posible concluir que la mayoría de las partículas α atravesaban la lámina sin sufrir, o casi sin sufrir, desviación, mientras que algunas sufrían una desviación considerable e incluso unas pocas no lograban atravesar la lámina, rebotando en ella como una pelota contra la pared.

Este resultado contradecía el modelo atómico de Thomson, ya que, en caso de ser ése correcto, las partículas no deberían sufrir diferentes desviaciones. Para explicarlo, Rutherford supuso que toda la carga positiva del átomo estaba concentrada en una sola región, a la que se le dio el nombre de núcleo, cuyo diámetro era una diezmilésima del diámetro del átomo.

Los electrones, orbitando en torno al núcleo, equilibrarían la carga positiva de éste, que estaría representada por las partículas denominadas protones, de carga igual y de signo contrario a la de los electrones. La carga está así prácticamente vacía, lo que explica que la mayoría de las partículas α que inciden en la lámina de oro no se desvíen, mientras que las partículas que pasan cerca del núcleo de un átomo sufren fuertes desviaciones y las que inciden directamente sobre un núcleo rebotan.

El núcleo y los electrones periféricos.

El núcleo es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,9% de la masa total del átomo.

Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones se repelen entre sí (como los polos iguales de dos imanes). La cantidad de protones en el núcleo (número atómico), determina el elemento químico al que pertenece. Los núcleos atómicos no necesariamente tienen el mismo número de neutrones, ya que átomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes, es decir son isótopos del elemento.

La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimento de Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicos de helio emitidos por rocas radiactivas. La mayoría de esas partículas traspasaban la lámina, pero algunas rebotaban, lo cual demostró la existencia de un minúsculo núcleo atómico.

El electrón, comúnmente representado por el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón. El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semientero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas (entre ellas, la eléctrica) de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.

Los electrones periféricos son los electrones que se alojan en el nivel energético más alejado del centro del átomo y se van alojando en los niveles energéticos existentes empezando por ocupar los de energía inferior, por lo ya expuesto; sin embargo, ocurre que en cada nivel energético solo pueden alojarse dos electrones.

Espectro electromagnético.

Es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.

El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.

Rango del espectro

El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que tienen longitudes de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su estudio. Se han descubierto frecuencias tan altas como 2.9 * 1027 Hz a partir de fuentes astrofísicas.

La energía electromagnética en una longitud de onda particular λ (en el vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía fotónica E. Así, el espectro electromagnético puede expresarse en términos de cualquiera de estas tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones. De este modo, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de frecuencia baja tienen una longitud de onda larga y energía baja.

Siempre que las ondas de luz (y otras ondas electromagnéticas) se encuentran en un medio (materia), su longitud de onda se reduce. Las longitudes de onda de la radiación electromagnética, sin importar el medio por el que viajen, son, por lo general, citadas en términos de longitud de onda en el vacío, aunque no siempre se declara explícitamente.

Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

El comportamiento de la radiación electromagnética depende de su longitud de onda. Las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, y las frecuencias inferiores tienen longitudes de onda más largas. Cuando la radiación electromagnética interacciona con átomos y moléculas, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por cuanto que transporta. La radiación electromagnética puede dividirse en octavas (como las ondas sonoras).

La espectroscopia puede descubrir una región mucho más amplia del espectro que el rango visible de

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