Estructura Atomica

QUÍMICA

Unidad 1: “ESTRUCTURA ATÓMICA”.

1.1: El átomo y sus partículas subatómicas.

El átomo:

En la antigüedad el hombre pensaba que el mundo estaba compuesto por cuatro elementos. El primero en clasificar como elementos fundamentales la tierra, el aire, el fuego, y el agua fue el filósofo griego Empédocles en el siglo V AC. Los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Para los griegos Leucipo y Demócrito, iniciadores de la teoría atomista, los átomos eran los objetos básicos de los que estaba formada toda la materia y, por ser básicos, eran indivisibles, de hecho, la palabra átomo en griego significa indivisible. A pesar de que la idea de Demócrito no fue aceptada por muchos de sus contemporáneos, entre ellos Platón y Aristóteles, esta se mantuvo. Las evidencias experimentales de algunas investigaciones científicas apoyaron el concepto del “atomismo” lo que condujo de manera gradual a las definiciones modernas de elementos y compuestos. Esta idea se conservó por un largo del tiempo hasta finales del siglo XIX.

Uno de los primeros científicos en ayudar a dar ese paso agigantado fue el profesor y químico británico John Dalton, se le considera como una de las figuras más significativas de la teoría fundamental porque la convirtió en algo cuantitativo. En 1803 propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia la cual puede resumirse como sigue:

 Toda la materia está compuesta de átomos indivisibles. Un átomo es una partícula extremadamente pequeña que retiene su identidad durante las reacciones químicas.

 Los elementos están formados por un tipo de materia compuesta de una sola clase de átomos. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos. Dalton no intento describir la estructura o composición de los átomos, pero se dio cuenta de que la diferencia en las propiedades mostradas por elementos como el hidrógeno y oxígeno solo se puede explicar a partir de la idea de que los átomos de hidrogeno son diferentes a los átomos de oxígeno. En la figura 1 se muestra una representación de los átomos de algunos elementos en donde se observa que cada uno de los elementos posee un átomo de características diferentes.

Figura 1: Representación de los átomos de diferentes elementos.

 Un compuesto es un tipo de materia compuesta de átomos de dos o más elementos combinados químicamente en proporciones fijas. El número relativo de las dos o más clases de átomos en un compuesto ocurre siempre en proporciones sencillas. El agua por ejemplo, es un compuesto de dos elementos hidrógeno y oxígeno, es decir en relación 2 a 1. La figura 2 ilustra esquemáticamente la formación del agua, en la cual se observa que la unión de los dos elementos genera la molécula del agua compuesta fijamente de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Figura 2: a) átomos de oxígeno, b) átomos de hidrógeno y c) agua.

 Una reacción química implica solo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; nunca supone la creación o destrucción de los mismos. En la figura 3 se muestra una reacción química en donde se observa la conservación de los elementos que conforman los reactivos y los productos.

Figura 3 Representación esquemática de una reacción química.

En base a lo anterior se puede decir que: átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

Partículas subatómicas.

A principios del siglo XX, con el desarrollo de la física nuclear, se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas, denominadas partículas subatómicas que están contenidas en el átomo y cuentan con una estructura propia. El conocimiento de sus características o propiedades y la forma en que interactúan es importante para comprender las propiedades de la materia, por ende una partícula subatómica es una partícula más pequeña que un átomo y puede ser elemental o compuesta. Para poder definir una partícula subatómica es necesario conocer las características de estas, como son la carga y el spin.

Las partículas subatómicas de las cuales se sabe su existencia son:

• Bosón

• Positrón

• Electrón

• Protón

• Fermión

• Neutrino

• Hadrón

• Neutrón

• Leptón

• Quark

• Mesón

Toda materia está formada principalmente por tres partículas fundamentales que son : electrones, protones y neutrones

Electrón

Se conoce como electrón a la partícula esencial más liviana que compone un átomo y que presenta la carga negativa. Se trata de un elemento subatómico que se sitúa en torno al núcleo del átomo

Los electrones se encargan de establecer las atracciones existentes entre los átomos y producen, a través de su movimiento, corriente eléctrica en la mayoría de los metales. Fueron advertidos por el físico británico Joseph John Thomson (1856-1906), aunque su existencia ya había sido postulada por el científico George Stoney (1826-1911). Este último, un físico y matemático es quien está considerado como la persona que acuñó el término electrón.

Pese a que los electrones suelen formar parte de los átomos, existen electrones que forman haces en el vacío o que se trasladan de manera independiente por la materia. Si los electrones se desplazan por fuera del átomo, pueden generar corriente eléctrica “electricidad”.

La carga estática, en cambio, surge cuando los átomos de un cuerpo tienen una cantidad menor o mayor de electrones de la que se necesita para equilibrar las cargas positivas de su núcleo. Si el átomo tiene menos electrones, el cuerpo tiene carga positiva; si tiene menos, la carga será negativa.

Los televisores de tubo que emiten rayos catódicos están basados, por otra parte, en un haz de electrones que es redirigido por un campo magnético hasta alcanzar la pantalla fluorescente. Los semiconductores, los microscópicos electrónicos, los transistores y las máquinas para soldar también utilizan electrones.

El electrón comúnmente es representado por el símbolo: e−.Los electrones tienen una masa 1800 veces menor que la de los neutrones y protones. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química, ya

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