Estructura atómica

Estructura de la materia

“Materia”, es todo lo que ocupa espacio, tiene masa, volumen y sus unidades fundamentales son; átomos, moléculas y iones. Para hablar de “materia”, es necesario hablar de su unidad más pequeña: el átomo.

Definimos “átomo” como la unidad más pequeña en que la materia y elementos puedan ser divididos sin perder sus propiedades químicas, se ha especulado demasiado acerca de la estructura que este tiene, creando los llamados “modelos atómicos”, el primero en aventurarse fue Demócrito, quien dio el nombre “átomo” (sin división) he imagino que todo debía estar constituido por pequeñas partes indivisibles, seguido de John Dalton quien en 1808 afirmaba:  

1. Los elementos están formados por partículas indivisibles e inalterables llamadas átomos.
2. Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí
3. Los compuestos se forman por la unión de átomos

Posteriormente, J. J. Thomson, en 1904 imagino al átomo como “pastel de pasas” donde la mayor parte era positiva y los electrones se quedaban dentro de la esfera, gracias a él conocemos la electrización y la formación de iones.  [pic 1]

Acto seguido, en 1911 Ernest Rutherford postuló su propio modelo atómico, en el describía, el átomo tiene un núcleo que contenía en el la carga positiva (protones) el átomo, mientras fuera de él, estaban los electrones en igualdad de cantidad para mantener al átomo con carga cero (neutra)

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Finalmente, Niels Bohr en 1913, hizo sus postulados que describía el movimiento del electrón, entre otras cosas. Primero afirmó, el electrón se movía en orbitas circulares alrededor del núcleo, donde se hallaban neutrones y protones.

[pic 3] 

Los distintos modelos atómicos propuestos desde la antigüedad encontraron lo que parece ser su forma definitiva, el átomo estará constituido por un núcleo y una corteza donde se encontrarán; protones, neutrones y electrones. En primera instancia sabemos, el núcleo tiene dimensiones muy reducidas, ocupa la parte central del átomo y en él reside toda la carga positiva, casi la totalidad de la masa atómica, además, se caracteriza por poseer dos partículas; protones y neutrones. Los protones poseen carga positiva de +1 (o, +1.602 x 10 19 C), con una masa de 1,672649x10 -24 g y los neutrones tiene carga neutra, es decir no tienen carga eléctrica, pero tiene una masa de 1.674954x10 -24 g, por lo tanto, la carga eléctrica del núcleo atómico es positiva y su masa se considera la suma de las masas de los protones y neutrones. Por otro lado, la corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentra solo una partícula subatómica, los electrones (de carga negativa), ordenados en distintos niveles, girando alrededor del núcleo. La masa de un electrón es de 9.109535x10 -28 g y una carga de e (-1.602 x 10 -19 Coulomb), sin embargo, por conveniencia la carga de partículas subatómicas generalmente se describe como múltiplos de este valor, por lo que la carga para el electrón, simplemente se refiere como -1.  [pic 4]

Protones y neutrones se pueden parecer entre sí, pero también pueden tener varias diferencias. El parecido de los protones y los neutrones, es que se encuentran en el núcleo del átomo y tienen una masa parecida. Se pueden diferenciar debido a que no comparten las mismas cargas (los protones tienen carga positiva (+) y los neutrones carga neutro. En caso similar, electrones y protones son similares en que ambos son partículas subatómicas cargadas. Siendo diferentes ya que los electrones son virtualmente sin peso, mientras que los protones tienen un peso medible.

Reconocer las diferencias y semejanzas entre átomos es sumamente importante, por ejemplo, al tomar un hipotético átomo de aluminio y uno de oxígeno, notaríamos inmediatamente la diferencia entre uno y otro.

[pic 5]                             [pic 6] 

Notamos, la cantidad de electrones, neutrones y protones no es igual en ambos átomos, mientras en el caso del aluminio, su composición es: 13 protones, 14 neutrones y 13 electrones, para el oxigeno es diferente, 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones. Hablando de semejanzas, ambos átomos tienen las 3 partículas subatómicas, aunque estén en diferentes cantidades sigue consistiendo en esas mismas partículas.

Las diferencias entre átomos también pueden darse entre átomos del mismo tipo, a esta diferencia le llamamos “isotopos”, los isotopos son átomos con el mismo numero de protones en su núcleo, pero con diferente cantidad de neutrones, esto hace que su numero de masa cambie y tengamos átomos con mismo numero atómico pero diferente numero de masa, este sería el caso del oxígeno con 11 isotopos y el aluminio que cuenta con 22 isotopos. Hay que tomar en cuenta, se puede alterar tanto el número de protones como el número de electrones, para empezar, el numero de protones se puede ver alterado por fisión nuclear, no es más que, una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, es decir, se agregan protones cuando esto sucede, se han cambiado las propiedades químicas originales y ha dejado de ser ese átomo para convertirse en uno diferente, por su parte, un átomo puede añadir o restar electrones haciendo reaccionar dos átomos diferentes, uno de ellos tendrá que ceder electrones y el otro agregarlos, cuando esto pasa la carga de los átomos cambia y se convierte en un ion, por ejemplo, si partimos de un átomo con carga neutra, en el caso de ganar electrones, habrían más carga negativas que positivas, lo cual nos daría como resultado lo que conocemos como un anión, un “átomo” cargado negativamente, en el caso contrario, un átomo neutro que pierde electrones se transforma en un catión (un “átomo” cargado positivamente), pese a esto, no hay que perder de vista, lo único que ha cambiado es la carga del átomo, si añadimos o restamos electrones, cambiamos la carga del átomo. (más allá de si se transforma en un catión u anión)

Es momento para hablar del número de atómico y el número de masa, se denomina número atómico a la cantidad de protones hallados en el núcleo, es representado con la letra “Z” y se encuentra en el lado inferior izquierdo del símbolo de todos los elementos. Asimismo, el número de masa, está representado con la letra “A” en el lado superior izquierdo del símbolo de los elementos, es la cantidad de partículas subatómicas localizadas en el núcleo, es decir, la suma de protones y neutrones. La diferencia entre el número atómico y el número de masa, es la cantidad de neutrones, pues el número atómico solo cuenta protones, mientras el número de masa cuenta tanto protones como neutrones.  [pic 7]

Podemos observar de manera clara; protones, neutrones y electrones en el modelo propuesto por Niels Bohr en 1913, Bohr, supuso que los electrones se encuentran

y giran en órbitas definidas y que cada una contiene una cantidad de energía, por esta razón los llamó niveles de energía, su modelo atómico contiene 3 postulados cuyos principios aplican al átomo de hidrógeno: [pic 8]

1. En el átomo de H, el electrón gira en una órbita circular que tiene energía fija y definida.
2. El electrón del átomo de H, solo puede girar en órbitas cuantizadas (es decir con cierto contenido energético) cuyo radio cumpla con el momento angular
3. Cuando un electrón pasa de una órbita externa a una más interna, la diferencia de energía entre ambas órbitas se emite en forma de radiación electromagnética.

Anexos [pic 9]

Preguntas guía numero 1 (Daniela         Nicole         Gachuz García)

Definimos átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas.   Los distintos modelos atómicos propuestos desde la antigüedad encontraron lo que parece ser su forma definitiva en la contemporaneidad, gracias al desarrollo de la teoría cuántica, la electroquímica y la física nuclear, entre otras disciplinas. Por lo tanto, el átomo está constituido por unas partículas subatómicas que son electrones, protones y neutrones que se encuentran en el núcleo del átomo y la corteza del átomo.  El núcleo tiene dimensiones muy reducidas, ocupa la parte central del átomo; en él reside toda la carga positiva y casi la totalidad de la masa atómica. El núcleo atómico, además, se caracteriza por poseer dos partículas que se dividen en protones y neutrones. Los protones poseen carga positiva de +1 (o, +1.602 x 10-19 C), con una masa de 1,672649x10-24 g   y los neutrones tiene carga neutra, es decir no tienen carga eléctrica, pero tiene una masa de 1.674954x10-24g, por lo tanto, la carga eléctrica del núcleo atómico es positiva y su masa se considera la suma de las masas de los protones y neutrones. Por otro lado, la corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es de 9.109535x10-28g y una carga de e (-1.602 x 10-19 Coulombs (C)), sin embargo, por conveniencia la carga de partículas subatómicas generalmente se describe como múltiplos de este valor, también conocida como carga electrónica, por lo que la carga para el electrón, simplemente se refiere como -1.  

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