Estructura Atómica
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* Átomo
* Número atómico
* Número de masa
* Notación de un átomo
* Partículas subatómicas
* Partículas fundamentales del átomo
* Iones atómicos
* Átomos especiales
* Isótopos del hidrógeno
* Quarks
E S T R UCT UR A A T ÓM I CAE S T R UCT UR A A T ÓM I CA
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El átomo es un sistema energético, eléctricamente neutro. Tiene una parte interna llamado núcleo atómico y una parte externa conocida como corteza atómica, envoltura electrónica, nube electrónica, zona cortical o zona extranuclear.
El átomo es la mínima expresión de un elemento químico. Es la porción hasta donde el elemento conserva sus propiedades y se manifiesta como un sistema material y energético en equilibrio.
El átomo se describe mediante un modelo matemático y probabilístico.
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El núcleo atómico es aproximadamente 10000 veces más pequeño que el átomo; en él está concentrada toda la carga eléctrica positiva y casi la totalidad de la masa atómica.
Debido a su pequeño volumen y a su gran masa , posee una gran densidad, en comparación con la envoltura electrónica que tiene un gran volumen y poca masa.
X Y
Z
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En el núcleo atómico se encuentran los protones y neutrones (nucleones).
En la corteza atómica se encuentran los electrones ,los cuales se mueven en órbitas no definidas; se ubican en orbitales electrónicos o R.E.E.P.E.S. (regiones espacio energéticas demáxima probabilidad electrónica).
CORTEZA ATÓMICA
NÚCLEOATÓMICO
NEUTRÓN
- -
- -
ELECTRÓN
++ +
+
PROTÓN
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NÚMERO ATÓMICO :NÚMERO ATÓMICO :
Equivale al número de protones. También se conoce como número casillero carga nuclear.
Este número (Z) identifica al elemento químico y se utiliza para ubicarlo en la tabla periódica.
Z = #p+
CARGAS ELÉCTRICAS :CARGAS ELÉCTRICAS :El átomo es eléctricamente neutro.
#p+ = # e-
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NÚMERO DE MASA O NÚMERO MÁSICO :NÚMERO DE MASA O NÚMERO MÁSICO :
Es la suma de los protones y neutrones. Representa el total de nucleones fundamentales que tiene un átomo.
A = #p+ + #n0
Luego, también se puede escribir:
A = Z + #n0
De donde se concluye:
#n0 = A – ZEl número de masa es diferente a la masa
atómica.
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NOTACIÓN :NOTACIÓN :
Se escribe el símbolo del elemento químico; además en la parte inferior izquierda el número atómico y en la parte superior izquierda el número de masa.
EAZESPECIE Z A #p+ #e- #n0
8 16 8 8 8
17 35 17 17 18
80 200 80 80 120
92 238 92 92 146
O168Cl35
17
Hg20080
U23892
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Los estudiosos e investigadores del átomo han descubierto algo más de 230 partículas subatómicas, las cuales se pueden clasificar en leptones y hadrones.
Los primeros tienen masa muy pequeña y lo contrario sucede con los segundos.
Mientras que los mesones están formados por un quark y un antiquark; los bariones están formados por tres quarks.
Cabe mencionar que el fotón es una cantidad discreta de energía , no tiene quark y posee masa en reposo=0.
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Respecto a las masas se cumple:
mbariones>mmesones>mleptones
La PARTÍCULAS DE INTERCAMBIO como los gravitones, gluones y bosones vectoriales intermedios no han sido confirmados como tales en forma experimental.
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PARTÍCULASSUBATÓMICAS
LeptonesHadrones
MesonesBariones
Protones,neutrones,hiperones
Piones,kaones,etaones,tauones
Electrones,positrones,neutrinos
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PARTÍCULA
FUNDAMENTAL
MASA ABSOLUTA
(g)
CARGA ABSOLUTA
(C)
LO DESCUBRIÓ
NOTACIÓN
Neutrón 1,67482.10-24 0 Chadwick0n1
Protón 1,67252.10-24 +1,6.10-16 Rutherford+1p1
Electrón 9,1.10-28 -1,6.10-16 Thomson-1e0
De las partículas subatómicas, tres son las partículas estables o fundamentales:
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Nota: Las investigaciones y estudios del sabio peruano Santiago Antúnez de Mayolo, constituyeron un gran aporte para el descubrimiento del neutrón.
James Chadwick
Santiago Antúnez de Mayolo
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Un átomo se transforma en ión positivo o en ión negativo cuando pierde o gana, uno o más, electrones respectivamente.
Los IONES POSITIVOS se conocen como cationes:
Ejemplos:
Al0 – 3e-→Al+3
S0 – 6e-→S+6
P0 – 5e-→P5+
E - ne E0 - +n
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Los IONES NEGATIVOS se conocen como aniones:
Ejemplos:
Cl0 + 1e-→Cl-1
S0 + 2e-→S-2
P0 + 3e-→P3-
E + ne E0 - -n
Si queremos calcular los electrones de un ión atómico:
#e-=Z-q
En la electrólisis ,los cationes se orientan hacia el cátodo y los aniones hacia el ánodo.
NOTA: Los iones poliatómicos están formados por varios átomos y pueden tener exceso o defecto de electrones.
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NOTACIÓN :NOTACIÓN :
Como en el caso de los átomos, se escribe el símbolo del elemento químico ( E ); en la parte inferior izquierda el número atómico( Z ), en la parte superior izquierda el número de masa ( A ) y en la parte superior derecha la carga eléctrica relativa ( q ).
qAZ E
ESPECIE Z A #p+ #e- #n0
7 14 7 4 7
17 35 17 12 18
35 80 35 36 45
3147
N535
17Cl180
35Br
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ISÓTOPOS:ISÓTOPOS: Son átomos de un mismo elemento químico, con igual número atómico, pero con diferente número de masa.
Ejemplos:
ISÓBAROS:ISÓBAROS: Son átomos de diferentes elementos químicos, con diferente número atómico, pero con igual número de masa.
Ejemplos:
CCC 146
136
126 ,, UUU 238
9223592
23492 ,,
CaArK 4020
4018
4019 ,, CNO 14
6147
148 ,,
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ISÓTONOS:ISÓTONOS: Son los átomos con igual número de neutrones.
Ejemplos:
ISOELECTRÓNICOS:ISOELECTRÓNICOS: Especies con igual cantidad de electrones.
Ejemplos:
ISODIÁFEROS:ISODIÁFEROS: Átomos que tienen el mismo exceso de neutrones (#n0-Z).
Ejemplos:
NBC 137
115
126 ,, ArCaK 38
184020
3919 ,,
23216
24020
4018
14019 ,,, SCaArK
14123190143
23592 , ThU
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ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENOP R O TIO D EUT ER IO TR ITIO
H11 H1
3H12
Abundancia=99,98% Abundancia=0,018% Abundancia=0,002%
H O2 D O2 T O2
Agua común Agua isotópica,agua pesada
Agua tritiada,agua hiperpesada
+-
+-
+-
ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENOISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO
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Así como los leptones, los quarks son partículas elementales, ya que no se pueden dividir en otras partículas más pequeñas.
Ya por los años 1964 Mürray Gell-Man y George Zweig predijeron la existencia de estas partículas elementales.
Fridman , Kendall y Taylor (1990) establecen que los quarks son la mínima expresión de la materia.
Por lo menos existen seis quarks diferentes: Up (arriba),, down (abajo), charm (encanto), strange (extraño), top (cima) y botton (profundo).
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u d
El quark up (arriba) tiene carga +2/3 y el quark down (abajo) carga -1/3.
El protón está formado por dos quarks up y un quark down, por lo que su carga resulta ser +1.
u u
d
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d d
u
El neutrón está formado por un quark up y dos quarks down, resultando su carga igual a 0.