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Ejemplos de átomos

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Ejemplos de átomos

 

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Todas las cosas que se ven y tocan, todos los objetos y sustancias están conformados por moléculas que a su vez están compuestas por átomos. Los átomos son muy pequeños -el átomo de Hidrógeno tiene un tamaño cercano a 0,2 nanómetros (1 nanómetro equivale a una millonésima de milímetro)-.

El átomo está compuesto por un núcleo y por electrones que se mueven alrededor del núcleo. A su vez, el núcleo está constituido por protones y neutrones. Los protones tienen carga eléctrica positiva y los neutrones son eléctricamente neutros. Por lo tanto, los núcleos tienen carga eléctrica positiva. Por otro lado, los electrones tienen carga eléctrica negativa. Entonces, dado que tienen cargas opuestas, se atraen entre sí, lo que provoca que los electrones (carga negativa) orbiten alrededor del núcleo (carga positiva). Es importante recordar que las cargas eléctricas de signo diferente siempre se atraen entre sí y las cargas eléctricas de igual signo se repelen.

Cuando el átomo se encuentra en su estado natural neutro, el número de electrones orbitando alrededor del núcleo coincide con el número de protones del núcleo. Gracias a este equilibrio en el número de protones y electrones, el átomo consigue una carga eléctrica neutra, ya que no tiene ni carga neta positiva (menos electrones que protones) ni carga neta negativa (más electrones que protones). Es este número de protones en el núcleo lo que distingue a las diversas clases de átomos. Cada tipo de átomo se denomina elemento químico.

Ej: el Hidrógeno posee 1 protón (carga positiva) en su núcleo y 1 electrón orbitando alrededor (carga negativa). El Helio tiene 2 protones (carga positiva) y 2 neutrones (carga neutra) en el núcleo, y 2 electrones orbitando alrededor (carga negativa). El Litio tiene 3 protones y 3 neutrones en su núcleo, y 3 electrones orbitando alrededor. Todos los elementos químicos de la naturaleza están catalogados en una tabla en la que están ordenados de menor a mayor por el número de protones que poseen. Esta tabla se denomina Tabla Periódica de Elementos y hacia el año 2019 se conocían 118 elementos cuyas distintas combinaciones constituyen a todas las sustancias que hay en el universo. El número de protones que tiene cada elemento químico se denomina Número Atómico y se simboliza con la letra Z. (En este artículo no se tendrá en cuenta el número de neutrones en los átomos, ya que al ser eléctricamente neutros no afectan de manera significativa a la formación de soluciones).

Si genera alguna duda el hecho de ver protones unidos entre sí en el núcleo atómico -a pesar de tener carga eléctrica del mismo signo-, vale aclarar que esto se debe a las fuerzas nucleares que son muchísimo más fuertes que las fuerzas electromagnéticas. Pese a la repulsión de las cargas eléctrostáticas positivas de los protones y a la neutralidad de carga de los neutrones, son estas fuerzas nucleares las que mantienen juntos a los protones y neutrones en el núcleo. Cuando se rompe el núcleo atómico se libera una cantidad enorme de energía, la misma energía que mantiene unidos a los protones y neutrones a pesar de la carga eléctrica. Se trata ni más ni menos que de la energía nuclear. Justamente, en las plantas generadoras de energía nuclear lo que se hace es romper a los núcleos de átomos de Uranio para obtener energía. Debido al gran número de protones y neutrones que posee el núcleo de Uranio (92 protones y 143 neutrones), al romperlo, la cantidad de energía nuclear liberada es colosal. 
 

Breve historia del descubrimiento del átomo

El primero en proponer que todos los objetos están constituidos por partículas diminutas fue el filósofo griego Demócrito en el siglo V AC (años 400s Antes de Cristo). No obstante, esta idea fue rechazada por Aristóteles y Platón, dos de los filósofos más influyentes de la época, lo que provocó también el rechazo colectivo de esta idea.

Recién en el siglo XVII (años 1600s) ocurrió un fuerte resurgimiento de esta idea, y uno de sus más importantes defensores fue el físico francés, Pierre Gassendi. Incluso el físico británico, Sir Isaac Newton, apoyó esta idea, aunque pasaron aproximadamente 150 años sin que fuera seriamente elaborada.

Recién en 1808 fue el científico británico John Dalton quien formuló la teoría atómica.

De acuerdo a la teoría atómica de Dalton:

  • Todas las cosas están compuestas por partículas diminutas llamadas átomos.
  • Existen diferentes clases de átomos. A cada tipo de átomo se lo llama elemento. Por ejemplo, el Hidrógeno es un tipo de elemento distinto al Oxígeno, entonces cada uno es un elemento químico diferente.
  • Los átomos de una misma clase de elemento tienen propiedades químicas idénticas. Por ejemplo, todos los átomos de Hidrógeno son iguales.
  • Los átomos de distintos elementos poseen diferentes propiedades químicas. Por ejemplo, los átomos de Hidrógeno son diferentes a los átomos de Oxígeno.
  • Los compuestos químicos están formados por combinaciones de elementos químicos. Estas combinaciones de átomos constituyen moléculas de un tipo específico de compuesto químico.
  • Cuando un átomo de un tipo de elemento reacciona químicamente con otro u otros átomos, ni desaparece ni se transforma en un átomo de otro elemento.
  • En cada tipo de compuesto químico el número de átomos que constituyen a la molécula de esa clase de compuesto es siempre el mismo. Por ejemplo, la molécula de agua (H2O) siempre está formada por 2 átomos de Hidrógeno (H) y 1 átomo de Oxígeno (O), la molécula de sal común (NaCl) siempre está formada por un átomo de Sodio (Na) y un átomo de Cloro (Cl).

Etimológicamente, el origen de la palabra átomo proviene del griego. El término está formado por la conjunción del prefijo a (que en griego indica no o sin) y la palabra tomos o tomí (que en griego significa corte, parte o división). Entonces, la palabra indicaba que se trataba de una partícula no divisible, sin partes o que no se podía cortar. Fue llamada así porque se pensaba que el átomo era indivisible, es decir, la unidad mínima de materia posible en la naturaleza.

En la actualidad, y desde hace más de un siglo -gracias al descubrimiento desde finales del siglo XIX y principios del siglo XX de las distintas partículas subatómicas que constituyen al átomo- se sabe que el átomo está conformado por partes más pequeñas (partículas subatómicas), y que pueden ser divididos mediante métodos físicos especiales. En 1897, el físico británico Joseph John Thomson descubrió al electrón. Tras numerosos experimentos llevados a cabo durante las décadas de los años 1910s y 1920s, el fisicoquímico británico nacido en Nueva Zelanda, Ernest Rutherford, descubrió al protón. En 1932, el físico británico, James Chadwick, descubrió al neutrón. Gran parte de las investigaciones y experimentos que condujeron al descubrimiento de estas partículas subatómicas se realizaron en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido.

El término átomo se conserva por simples motivos de costumbre, pero su significado etimológico no lo define más físicamente.

El átomo está formado por tres partículas fundamentales: el protón, el neutrón y el electrón. Como se explicó anteriormente, el protón y el neutrón constituyen al núcleo atómico alrededor del cual orbitan los electrones ubicados en distintos niveles de distancia desde el núcleo.
 
  
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Fuentes de información:

  • AS Chemistry for AQA (Unidad 1: Atomic Structure, páginas 4 a 6) - Escrito por John Atkinson, Carol Hibbert - Publicado por Heinemann Educational Publishers (Año 2000). ISBN de 10 dígitos: 0-435581-34-1 (en inglés)
  • Física universitaria. Con física moderna. Volumen 2, decimosegunda edición (Unidad 21.1 Carga eléctrica, páginas 710 a 713) - Escrito por Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Publicado por Pearson Educación, México, año 2009. ISBN: 978-607-442-304-4
  • Fundamentos de Química (Capítulo 3.1: Teoría atómica de Dalton y Capítulo 3.2: Partes del átomo, pagina 67) - Escrito por Susan Arena, Morris Hein. Publicado por EUED (Editorial Universidad Estatal a Distancia), año 1992. ISBN: 9977-64-004-1
  • The Discovery of Subatomic Particles Revised Edition (Capítulo 1: A world of particles. Páginas 3 a 5) - Autor: Steven Weinberg. Publicado por Cambridge University Press (año 2003). ISBN 13: 978-0521823517 (en inglés)
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