ESTRUCTURA ATÓMICA
El átomo está constituido por dos partes o zonas
importantes: la zona interna y la zona externa.
1. Zona Interna
En la zona interna encontramos el núcleo, cual es la parte
central del átomo. Aquí encontramos casi toda la masa del átomo. En esta parte
del átomo se ubican las partículas más estables, hablamos de los protones que
poseen carga positiva, y los neutrones que son partículas que no poseen carga
eléctrica, es decir son neutras.
Protones
Son partículas de carga eléctrica positiva. Su carga relativa se representa por (+1) y su carga absoluta es
+1,6.10 -19 Coulombs.
La masa de un protón es
1,672.10 -24g. Cabe destacar
que se toma a su masa como Unidad de Masa Atómica(U.M.A), cual equivale a la
1/12 parte de la masa del carbono doce. La masa de un protón es
aproximadamente igual a la de un neutrón.
Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen en el
núcleo igual número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y
lo distingue de los demás, se le llama número atómico y se representa con la
letra Z.
Neutrones
Un neutrón es una partícula subatómica, cual también se
encuentra en el núcleo atómico.
La masa de un neutrón es 1,675.10-24g, cual es aproximadamente
igual a la de un protrón.
El neutrón no tiene
carga eléctrica neta, a diferencia de la carga eléctrica positiva del protón.
Su carga relativa se le representa por (0).
El neutrón se caracteriza por ser un buen agente
desintegrador. El número de neutrones en un núcleo atómico determina el isótopo
del elemento.
El neutrón está formado por tres quarks, un quark arriba y
dos quarks abajo.
Mesones
Estas partículas también se encuentran y evitan la fuerza de
repulsión que es causada por los protones en el núcleo. Esta partícula es producida a partir de ciertas reacciones
nucleares o el bombardeo de los rayos cósmicos.
Su masa es intermedia
entre el protón y el electrón. Aunque tiene una carga igual que la del
electrón, su masa resulta ser 207 veces mayor.
Los mesones son partículas inestables que se caracterizan
por desintegrarse con rapidez, es decir aproximadamente dos millonésimas
(0.000002) de segundo, tras lo cual se producen otras partículas subatómicas
como el positrón y el neutrino.
*Positrón
Su carga eléctrica resulta ser igual a la que posee el
electrón, aunque positiva; y su masa es idéntica al del electrón. En ese sentido se
dice que el positrón es la antipartícula del electrón. También se conoce como
antielectrón.
Es en las llamadas antipartículas, donde encontramos los
positrones. Es decir, las antipartículas son la contrapartida de las
partículas; y aunque sus masas son idénticas, las cargas eléctricas están
invertidas (positiva/negativa y negativa/positiva)
Las antipartículas como, en este caso, los positrones,
forman una tipo de materia llamado antimateria, así como las partículas forman
la materia común.
La reacción e+
+ e- → γ
+ γ se conoce como aniquilación positrón-electrón.
En este proceso nuclear de aniquilación se convierten en rayos
gamma, cual viene a ser energía.
* Neutrino
Partícula elemental que no posee carga eléctrica, es decir
es neutra y su masa es cero, en estado de reposo. Su masa es inferior en 0.05%
al del electrón. Al día de hoy, se cree que la masa de los neutrinos es
inferior una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno y su conclusión
se basa en el análisis de la distribución de galaxias en el universo según lo
cual se afirma, es la medida más precisa hasta ahora de la masa del neutrino.
El neutrino es una partícula elemental perteneciente a la
familia del electrón.
Los neutrinos son partículas producidas en gran cantidad en
los procesos termonucleares que se llevan a cabo en el interior de las
estrellas como nuestro sol. Se calcula que del Sol recibimos un flujo
equivalente a diez mil millones por cm2 por segundo.
La determinación de la masa y de otras características
físicas de los neutrinos vienen a ser un gran problema para los estudiosos de
las partículas subatómicas, ya que éstas interactúan muy poco con la materia y
por lo tanto son de difícil determinación. Su interacción con las demás partículas es mínima, por lo
que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla.
Estas partículas subatómicas son de tipo fermiónico, sin
carga y espín 1/2. La masa del neutrino tiene consecuencias de importante
consideración en el modelo estándar de física de partículas, ya que esto
implica la posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos
existentes en un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos.
Al parecer, los neutrinos no se ven afectados por las
fuerzas electromagnética o nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil
y la gravitatoria.
2. Zona externa
En esta parte del átomo se encuentra los electrones, los
cuales giran alrededor del núcleo y forman una nube electrónica que lo
envuelve.
Electrones
La carga relativa de un electrón es -1 y la carga absoluta es de -1,6.10 -19 Coulombs. Tienen una carga igual a la del protón, pero de signo
contrario, es decir, con carga negativa. Si se le da el valor en U.M.A. en masa
se le da el valor de 0, sin embargo esto no significa que su valor adquiera
enteramente este valor, pero es despreciable frente al protón. La masa absoluta de un electrón es 9,1.10-28g; así la masa de un electrón es 1846 veces menor que
la de un protón(me- =1/1846 mp+). Éstos, ordenados en
diferentes niveles, giran alrededor del núcleo.
NÚMERO ATÓMICO (Z) O CARGA NUCLEAR
Es el número de protones que se encuentran en el núcleo atómico de un elemento.
Z = Número
de protones = # P+
Cuando un átomo es eléctricamente neutro, entonces:
Z = Número
de protones = # P+ = # e-
Donde:
Z = # P+ : Número de protones
# e- : Número de electrones
# e- : Número de electrones
Cabe destacar que Z tiene un valor único para cada elemento de la Tabla Periódica, de tal manera que si se conoce Z, entonces se tiene la identidad del elemento.
Por ejemplo:
Elemento
|
Z
|
# P
|
# e-
|
Carbono
|
6
|
6
|
6
|
Hidrógeno
|
1
|
1
|
1
|
Oxígeno
|
8
|
8
|
8
|
NÚMERO DE MASA (A) O MASA ATÓMICA
Esto nos indica la suma del número de protones y neutrones que se encuentran en el núcleo atómico de un elemento.
A = # P+ + # nº
Donde:
A : Número de Masa o Masa Atómica
# P+ = Z : Número de Protones
# nº = N : Número de Neutrones
Por tanto:
N = A – Z
A > Z
Cabe resaltar que los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.
ELEMENTO QUÍMICO
Es el conjunto de átomos que tienen el mismo número atómico.
Elemento
|
Símbolo
|
Carbono
|
C
|
Hidrógeno
|
H
|
Oxígeno
|
O
|
Hierro
|
Fe
|
Oro
|
Au
|
REPRESENTACIÓN DEL ÁTOMO DE UN ELEMENTO
Donde:
E : Elemento Químico
A : Número de Masa o Masa Atómica
Z : Número Atómico o Número de Protones
N : Número de Neutrones
E : Elemento Químico
A : Número de Masa o Masa Atómica
Z : Número Atómico o Número de Protones
N : Número de Neutrones
N = A –
Z
A > Z
# nº = N = 12
IONES
Es todo átomo cargado eléctricamente
Anión.- Se forma cuando el átomo gana electrones, por tanto se carga negativamente.
* Ejemplo:
Catión.- Se forma cuando el átomo pierde electrones, por tanto se carga positivamente.
* Ejemplo:
Es todo átomo cargado eléctricamente
Anión.- Se forma cuando el átomo gana electrones, por tanto se carga negativamente.
* Ejemplo:
Z = # P+ = 16
# e- = 16 + 3
∴ # e- = 19
# e- = 16 + 3
∴ # e- = 19
Catión.- Se forma cuando el átomo pierde electrones, por tanto se carga positivamente.
* Ejemplo:
Z = # P+ : 26
# e- = 26 - 3
∴ # e- : 23
Ejemplos aplicativos:
1. La masa atómica de un átomo es el triple de su número atómico. Si dicho átomo posee 48 neutrones, determine el número de electrones.
Solución:
Dado un átomo cuya identidad desconocemos, lo representamos por "E".
Según los datos que nos da el problema
A = 3Z
# nº = 48
Recordamos que:
# nº = A – Z
→ 48 = 3Z – Z = 2Z
48=2Z
∴ Z=24
Al ser un átomo neutro, es decir tiene igual número de protones que de electrones, entonces:
Z = # P+ = # e- = 24
∴ El número de electrones es 24
→ #eT1 = (a+1) + (b+2) + (c-4) + (d-5) = 132
# e- = 26 - 3
∴ # e- : 23
Ejemplos aplicativos:
1. La masa atómica de un átomo es el triple de su número atómico. Si dicho átomo posee 48 neutrones, determine el número de electrones.
Solución:
Dado un átomo cuya identidad desconocemos, lo representamos por "E".
Según los datos que nos da el problema
A = 3Z
# nº = 48
Recordamos que:
# nº = A – Z
→ 48 = 3Z – Z = 2Z
48=2Z
∴ Z=24
Al ser un átomo neutro, es decir tiene igual número de protones que de electrones, entonces:
Z = # P+ = # e- = 24
∴ El número de electrones es 24
2. Las
especies A-1, B-2, C+4, D+5 tienen
en conjunto 132 electrones ¿Cuántos electrones en conjunto tendrán las especies
A+1, B, C-3, D?
Solución:
Según datos del problema los iones A-1, B-2, C+4, D+5 tienen en conjunto 132 electrones, entonces al Z de cada especie le asignamos el valor de su minúscula correspondiente, como se ve a continuación.
Según datos del problema los iones A-1, B-2, C+4, D+5 tienen en conjunto 132 electrones, entonces al Z de cada especie le asignamos el valor de su minúscula correspondiente, como se ve a continuación.
Operando las variables nos queda:
a + b + c + d = 138..........(*)
Pero debido a que según el problema las especies modifican sus cargas y nos piden la cantidad de electrones que en conjunto estos poseen.
#eT2 = (a-1) + b + (c+3) + d
#eT2 = a + b + c + d + 2
Pero según (*): a + b + c + d = 138
#eT2 = 138 + 2
Por lo tanto, la cantidad total de electrones de las especies con cargas modificadas es 140
3. La diferencia de los cuadrados de la masa atómica y el número atómico es igual a la suma de la masa atómica y el número atómico. Hallar el número de neutrones.
Solución:
Nos piden N
Recordando que N= A-Z
Según datos del problema
A2-Z2 = A+Z
→(A-Z)(A+Z)=A+Z
(A-Z)=A+Z/(A+Z)
A-Z= 1
A-Z=N
∴ N=1
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