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Qué son los átomo | Definición y Concepto

 

¿Qué es un átomo?

 

átomo
Estructura de un átomo de berilio: cuatro protones, cuatro neutrones y cuatro electrones. Crédito: general-fmv Shutterstock

Átomos definición

Los átomos son las unidades básicas de la materia y la estructura definitoria de los elementos. Los átomos se componen de tres partículas: protones, neutrones y electrones.

 

Los protones y los neutrones son más pesados ​​que los electrones y residen en el centro del átomo, que se llama núcleo. Los electrones son extremadamente ligeros y existen en una nube que orbita el núcleo. La nube de electrones tiene un radio 10.000 veces mayor que el núcleo.

 

Los protones y los neutrones tienen aproximadamente la misma masa. Sin embargo, un protón pesa más de 1.800 electrones. Los átomos siempre tienen un número igual de protones y electrones, y el número de protones y neutrones suele ser el mismo. Añadir un protón a un átomo hace un nuevo elemento, mientras que añadir un neutrón hace un isótopo, o versión más pesada, de ese átomo.

 

Átomos y moléculas

 

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Moléculas, compuestos y mezclas

Los átomos pueden unirse en grupos y formar una molécula . Si la molécula contiene átomos de diferentes tipos unidos entre sí, lo llamamos un compuesto . Por ejemplo, dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos entre sí crea el agua compuesta. La vinculación es vital para la vida; Usted no estaría leyendo esta lección sin ella.

Las mezclas son lo que se obtiene cuando se combinan varios compuestos. Ninguna unión o reacciones químicas están involucradas en la creación de una mezcla. Por ejemplo, si usted toma el agua y la mezcla con un paquete de sabor, usted consigue una bebida de restauración. Pero, las moléculas son realmente intercaladas entre sí; No se ha producido ninguna vinculación. Que son las moléculas?

 

El átomo de carbono

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El carbono se encuentra en muchos compuestos diferentes. Está en la comida que comes, la ropa que usas, los cosméticos que usas y la gasolina que alimenta tu coche. El carbono es el sexto elemento más abundante en el universo. Además, el carbono es un elemento muy especial porque desempeña un papel dominante en la química de la vida. Carbono, descubierto en la prehistoria y conocido por los antiguos, que lo fabricaba quemando materia orgánica haciendo carbón. Hay cuatro alótopos conocidos de cabon: amorfo, grafito, diamante y fullereno. Se encontró recientemente un nuevo (quinto) alótropo de carbono. Es un sólido esponjoso que es extremadamente ligero y, inusualmente, atraído por imanes.

 

Propiedades físicas del átomo de carbono

Número atómico 6
masa atómica media: 12.011
Punto de fusión: 3823 K (3550 ° C o 6422 ° F)
Punto de ebullición: 4098 K (3825 ° C o 6917 ° F)
Densidad: 2.267g / cu.cm.
Velocidad del sonido [/ m s-1]: 18350
Escala de dureza Mohs: 0,5
Isómeros estables (2)

Estructura atómica

El átomo de carbono tiene seis electrones, cuatro de los electrones están en su concha de valencia (outershell). Los círculos en el diagrama muestran niveles de energía – que representan distancias cada vez mayores desde el núcleo.

Átomo de carbono Este diagrama es, sin embargo, una simplificación y puede ser engañoso. Da la impresión de que los electrones circundan el núcleo en órbitas como planetas alrededor del sol. En realidad, no es posible saber exactamente dónde se encuentran los electrones (ver más abajo)
Una mejor manera de ver el átomo de carbono es usando un gráfico de nivel de energía mostrado a la derecha. Aquí vemos que el carbono tiene seis electrones representados por flechas (la dirección de la flecha representa el electrón). Dos electrones se encuentran en el orbital 1s cerca del núcleo. Los dos siguientes entrarán en el orbital 2s. Los restantes estarán en dos orbitales 2p separados. Esto se debe a que los p orbitales tienen la misma energía y los electrones preferirían estar en orbitales separados. Átomo de carbono


La ubicación real de los electrones en un átomo de carbono no se puede determinar con certeza y los electrones parecen ser “manchado” en los orbitales, como se muestra a continuación. Estas imágenes fueron creadas usando el applet java –Atomic y Orbitales Moleculares del MIT. 

Átomo de carbono Átomo carbón Átomo de carbono
2s
2px
2py

 

Estos diferentes tipos de átomos de carbono se llaman isótopos. El hecho de que tengan un número variable de neutrones no hace ninguna diferencia en las reacciones químicas del átomo de carbono.

Usos del carbono

El grafito combinado con las arcillas forman el “plomo” usado en los lápices.
El diamante se utiliza para fines decorativos, y también como brocas.
El carbono agregado al hierro produce acero.
El carbón se utiliza para las barras de control en los reactores nucleares.
El carbón del grafito en una forma pulverizada, apelmazada se utiliza como carbón de leña para cocinar, ilustraciones y otros usos.
Pastillas de carbón se utilizan en medicina en forma de píldora o en polvo para adsorber toxinas o venenos del sistema digestivo.

 

Como esta formado un átomo

La visión actual es que los átomos están formados por protones y neutrones (que a su vez están formados por quarks y gluones ) y electrones . Los protones y neutrones están en el núcleo central llamado núcleo, Y los electrones giran a su alrededor, siendo mantenidos en órbita por la fuerza electromagnética entre los electrones cargados negativamente y los protones cargados positivamente en el núcleo central. Es muy similar al sistema solar con el sol en el centro y los planetas girando alrededor de él. Fueron formados justo después del “Big Bang” cuando nuestro universo conocido se originó de la energía pura hace algunos miles de millones de años. La energía se convirtió en partículas elementales (quarks, gluones, leptones, etc …) a partir de las cuales se formaron protones y neutrones. De éstos, se produjeron.

 

Estructura de un átomo

Los electrones se mueven alrededor de un átomo en caminos

 

Partes del Átomo

 

Un átomo consta de tres partes: protones, neutrones, electrones.

Los protones y los neutrones están en el centro de un átomo, que se llama el núcleo . Es muy pequeño si lo comparas con el átomo entero y tiene casi toda la masa de un átomo . Si un átomo tuviera un diámetro de unos 6 km, el núcleo sería tan grande como una pelota de tenis. El resto del átomo fuera del núcleo está casi vacío.

Los electrones vuelan alrededor en un átomo muy, muy rápidamente. Tienen casi ninguna masa y viajan alrededor del núcleo millones de veces cada segundo.

Las partes de un átomo tienen cargas eléctricas . Cada protón lleva una carga eléctrica positiva y cada electrón tiene una carga eléctrica negativa. Los neutrones no tienen carga. En la mayoría de los casos, un átomo tiene el mismo número de protones y electrones. Es eléctricamente neutro.

La energía del núcleo mantiene al electrón dentro del átomo, al igual que la Tierra mantiene la luna en su órbita . Pero los electrones tienen energía ellos mismos. Quieren romper con el núcleo . Si un electrón tiene mucha energía se mueve más lejos del núcleo.

Los electrones se mueven alrededor del núcleo en hasta siete trayectorias redondas, llamadas shelles . La primera cáscara es la más cercana al núcleo. Puede contener dos electrones. La segunda capa puede contener 8, el tercer 18 y el cuarto 32 electrones. En la mayoría de los átomos, las capas exteriores nunca están completamente llenas de electrones. Los electrones internos viajan más rápido, los externos son los más lentos.

 

El núcleo fue descubierto en 1911, pero sus partes no fueron identificadas hasta 1932. Virtualmente toda la masa del átomo reside en el núcleo. El núcleo se mantiene unido por la “fuerza fuerte”, una de las cuatro fuerzas básicas en la naturaleza. Esta fuerza entre los protones y los neutrones supera la fuerza eléctrica repulsiva que, de acuerdo con las reglas de la electricidad, empuja los protones aparte de lo contrario. Que es el núcleo?

Los protones son partículas positivamente cargadas que se encuentran dentro de los núcleos atómicos. Ellos fueron descubiertos por Ernest Rutherford en experimentos llevados a cabo entre 1911 y 1919.

El número de protones en un átomo define qué elemento es. Por ejemplo, los átomos de carbono tienen seis protones, los átomos de hidrógeno tienen uno y los átomos de oxígeno tienen ocho. El número de protones en un átomo se conoce como el número atómico de ese elemento. El número de protones en un átomo también determina el comportamiento químico del elemento. La Tabla Periódica de los Elementos organiza elementos en orden creciente de número atómico.

Los protones están hechos de otras partículas llamadas quarks. Hay tres quarks en cada protón – dos quarks “up” y uno quark “down” – y están unidos por otras partículas llamadas gluons.

Los electrones tienen una carga negativa y son atraídos eléctricamente a los protones cargados positivamente. Los electrones rodean el núcleo atómico en los caminos llamados orbitales. Los orbitales internos que rodean al átomo son esféricos, pero los orbitales externos son mucho más complicados.

La configuración electrónica de un átomo es la descripción orbital de las ubicaciones de los electrones en un átomo no excitado. Usando la configuración electrónica y los principios de la física, los químicos pueden predecir las propiedades de un átomo, tales como la estabilidad, el punto de ebullición y la conductividad.

Normalmente, sólo las capas de electrones más externas importan en química. La notación interna de la cáscara del electrón se trunca a menudo substituyendo la descripción orbital larga-mano con el símbolo para un gas noble entre paréntesis. Este método de notación simplifica enormemente la descripción de las moléculas grandes.

Por ejemplo, la configuración electrónica para berilio (Be) es 1s 2 2s 2 , pero está escrito [He] 2s 2 . [He] es equivalente a todos los orbitales de electrones en un átomo de helio . Las letras, s, p, d y f designan la forma de los orbitales y el superíndice da el número de electrones en ese orbital.

Los neutrones son partículas no cargadas que se encuentran dentro de los núcleos atómicos. La masa de un neutrón es ligeramente mayor que la de un protón. Al igual que los protones, los neutrones también están hechos de quarks – un “up” quark y dos “down” quarks. Los neutrones fueron descubiertos por James Chadwick en 1932.

El número de neutrones en un núcleo determina el isótopo de ese elemento. 
isótopo de ese elemento. 

El número de neutrones en un núcleo determina el isótopo de ese elemento. Por ejemplo, el hidrógeno tiene tres isótopos conocidos: el protium, el deuterio y el tritio. Protium, simbolizado como 1 H, es hidrógeno ordinario; Tiene un protón y un electrón y no neutrones. El deuterio (D o 2 H) tiene un protón, un electrón y un neutrón. El tritio (T o 3 H) tiene un protón, un electrón y dos neutrones.

 

Los isótopos son átomos que tienen el mismo número atómico pero diferentes números de masa. Tienen el mismo número de protones pero diferentes números de neutrones. El número de neutrones en un átomo puede variar dentro de pequeños límites. Por ejemplo, hay tres clases de átomos de carbono 12C, 13C y 14C. Todos tienen el mismo número de protones, pero el número de neutrones varía.

Protones Neutrones numero de masa
Carbono 12 6 6 12
Carbono 13 6 7 13
Carbono 14 6 8 14

 

Estos diferentes tipos de átomos de carbono se llaman isótopos. El hecho de que tengan un número variable de neutrones no hace ninguna diferencia en las reacciones químicas del átomo de carbono.

 

Modelo de Bohr

 

Bohr modelo atómico , descripción de la estructura de los átomos , especialmente la del hidrógeno ,
Modelo de bohr

Bohr modelo atómico , descripción de la estructura de los átomos , especialmente la del hidrógeno , propuesta (1913) por el físico danés Niels Bohr . El modelo de Bohr del átomo, un alejamiento radical de las descripciones clásicas anteriores, fue el primero que incorporó la teoría cuántica y fue el predecesor de los modelostotalmente mecánicos cuánticos . El modelo de Bohr y todos sus sucesores describen las propiedades de los electrones atómicosen términos de un conjunto de valores permitidos (posibles). Los átomos absorben o emiten radiación sólo cuando los electrones saltan abruptamente entre estados permitidos o estacionarios. La evidencia experimental directa de la existencia de tales estados discretos fue obtenida (1914) por los físicos alemanes James Franck y Gustav Hertz .

Inmediatamente antes de 1913, se pensaba que un átomo estaba formado por un núcleo pesado cargado positivamente, llamado núcleo, rodeado de luz, electrones negativos planetarios que giraban en órbitas circulares de radios arbitrarios.

 

Bohr enmendó esa visión del movimiento de los electrones planetarios para alinear el modelo con los patrones regulares (series espectrales) de la luz emitida por el real Átomos de hidrógeno . Al limitar los electrones en órbita a una serie de órbitas circulares con radios discretos, Bohr podría explicar la serie de longitudes de onda discretas en el espectro de emisión de hidrógeno. La luz, propuso, irradiaba a partir de átomos de hidrógeno sólo cuando un electrón hacía una transición de una órbita externa a otra más cercana al núcleo. La energía perdida por el electrón en la transición abrupta es precisamente la misma que la energía del quantum de la luz emitida.

 

Energía Atómica

La energía que se libera a través de una reacción nuclear o un proceso de desintegración radiactiva . De particular interés es el proceso conocido como fisión , que se produce en un reactor nuclear y produce energía normalmente en forma de calor. En una planta de energía nuclear , este calor se utiliza para hervir el agua con el fin de producir vapor que se puede utilizar para impulsar grandes turbinas . Esto, a su vez, activa generadores para producir energía eléctrica. La energía atómica se llama más correctamente energía nuclear. Que es la energía atómica?

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