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QUÍMICA - PROF. MARÍA PAULA GARCIA
Estructura
atómica I
ESTRUCTURA ATÓMICA (1° parte)
Tal como hemos comenzado discutiendo en clase, la Química es la ciencia que estudia la composición y la estructura de
la materia; así como las interacciones entre las sustancias y las transformaciones provocadas sobre ellas cuando se les
suministra o se les quita energía en cualquiera de sus formas.
Para empezar a estudiar la materia, debemos dar cuenta de que la materia está formada por partículas microscópicas o
submicroscópicas. De ellas, son de interés para el químico los átomos, las moléculas, los iones y solamente tres de las
más de treinta partículas subatómicas actualmente conocidas: el electrón, el protón y el neutrón.
Actualmente se define átomo como la unidad más pequeña y sin carga eléctrica de un elemento, que puede tomar parte
en una reacción química y entrar en la composición de una molécula.
ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
Hasta fines del siglo XIX prevaleció la teoría de que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles
llamadas átomos (cuyo tamaño es del orden de los 10-12cm = 0,000000000001 cm). Se consideraba el átomo como la
unidad estructural de la materia, que no podía ser dividido en otras partículas más pequeñas. Sin embargo a partir la
última década del siglo XIX hasta la fecha se ha demostrado la existencia de más de treinta partículas subatómicas
elementales. De ellas, las más importantes para explicar la estructura del átomo desde el punto de vista químico son
tres: el protón, el electrón y el neutrón.
El protón es una partícula subatómica que tiene carga eléctrica positiva. Se simboliza: p+
El electrón es una partícula subatómica que tiene una masa aproximadamente 1840 veces menor que la masa del
protón (por ello su aporte a la masa del átomo es despreciable) y posee una unidad de carga eléctrica negativa. Se
simboliza: eEl neutrón es una partícula subatómica eléctricamente neutra. Se simboliza: n0
A principios del siglo XX las experiencias de Rutherford y
Chadwick permitieron establecer la distribución de las
partículas subatómicas en la estructura del átomo. Así, se
considera el átomo como una esfera prácticamente vacía,
constituido por un núcleo esférico central que tiene un
diámetro aproximadamente 10.000 veces más pequeño
que el diámetro del átomo y donde se encuentran los
protones y los neutrones y prácticamente toda la masa del
átomo (ya que la masa aportada por los electrones es
despreciable). Los electrones se ubican en la nube
electrónica, que es el espacio entre el núcleo y la superficie externa del átomo.
Las propiedades físicas de la materia dependen de la masa de los átomos que la constituyen (y por lo tanto de los
núcleos de los átomos). Por ejemplos, el punto de fusión, el punto de ebullición y la densidad, son propiedades físicas de
una sustancia directamente relacionadas con la masa de los átomos que la forman. En general se cumple que a mayor
masa nuclear, mayores son las magnitudes de estas propiedades.
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Estructura
atómica I
Las propiedades químicas de la materia dependen de los electrones externos de los átomos que la constituyen.
Porque a ese nivel ocurren las interacciones que conducen a la ruptura y/o formación de enlaces entre ellos.
La distribución de los electrones en la nube electrónica no es arbitraria o al azar, sino respetando leyes eléctricas y
magnéticas. El desarrollo de la Teoría Mecanocuántica a principios del siglo XX permitió establecer los lugares donde
podía encontrarse el único electrón del átomo de hidrógeno. Estos lugares permitidos reciben el nombre de niveles de
energía que se identifican con un número entero n = 1, 2, 3, 4,.....∞; y se refieren a la energía cinética del electrón, que
aumenta a medida que se aleja del núcleo, porque va disminuyendo el efecto de atracción eléctrica entre ellos. Por la
misma razón la separación entre los niveles de energía va disminuyendo a mayores distancias del núcleo.
Para cada nivel de energía el electrón puede moverse en determinadas zonas permitidas, llamadas orbitales atómicos.
Se define orbital atómico como la región del espacio que rodea al núcleo donde es probable encontrar el electrón. A
medida que nos alejamos del núcleo, aumenta el espacio disponible y en consecuencia es posible encontrar mayor
número de orbitales y por lo tanto de electrones.
ELEMENTO QUÍMICO
Se define elemento o más propiamente elemento químico, al material formado por especies químicas que tienen el
mismo número atómico, es decir que tienen el mismo número de protones en el núcleo.
Cada elemento químico tiene un número atómico (Z) único, que permite identificarlo unívocamente. En la tabla
periódica los elementos se ordenan de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, sobre la base de su número atómico
creciente.
Cada elemento se caracteriza por poseer un símbolo. Y además de estar identificado con su número atómico (Z), posee
también un número másico (A), que es la suma de los protones y los neutrones.
Resumiendo:
El modelo atómico actual consiste en dos zonas bien diferenciadas:
 ZONA NUCLEAR: el núcleo atómico está formado por protones (+) y neutrones (sin carga).
 ZONA EXTRANUCLEAR: nube de electrones (-) girando alrededor del núcleo en zonas llamadas orbitales.
El núcleo atómico tiene un volumen muy pequeño comparado con el volumen total del átomo, sin embargo, en ese
pequeño volumen está concentrada casi toda la masa del átomo.
Existen una gran variedad de tipos de átomos en la naturaleza, y todos tienen la misma estructura. Sólo se diferencian
en la cantidad de partículas que los constituyen.
La identidad de un átomo está dada por la cantidad de protones que tiene en su núcleo, cantidad que está representada
por el llamado número atómico (Z).
Número Atómico (Z): es igual al número de protones y por consiguiente igual al número de electrones (para un átomo
neutro).
Los diferentes tipos de átomos o elementos químicos están ordenados en la Tabla Periódica por su número atómico de
manera creciente.
Llamamos Número Másico (A) = número de protones + número de neutrones. Y esto es así porque la masa del átomo se
debe a estas dos partículas.
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atómica I
GUÍA DE ESTUDIO
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Define átomo.
Describir la estructura del átomo: partículas subatómicas, propiedades y distribución de las mismas.
¿Qué es un orbital atómico?
¿Qué es un elemento químico? Dar ejemplos.
¿Qué es el número atómico (Z)?
¿Qué es el número másico (A)?
ACTIVIDADES PARA PRACTICAR
1.- Dadas las siguientes partículas, indicar cuál de ellas presenta el siguiente conjunto de propiedades: porción muy
pequeña de materia, no tiene carga eléctrica, puede participar de una reacción química, es unidad básica de los
elementos químicos.
Molécula - Átomo - Protón - Electrón – Neutrón
2.- Dadas las siguientes afirmaciones sobre estructura del átomo, decir cuáles son correctas y cuáles con incorrectas.
Justificar.
Los protones son partículas elementales que se encuentran en el núcleo de los átomos.
La suma de los protones y los neutrones de un átomo da su número atómico.
La masa de un protón es mucho menor que la masa de un neutrón.
Los neutrones se encuentran en la nube electrónica.
El núcleo es tan pequeño que aporta una masa despreciable al átomo.
El número de electrones de un átomo permite deducir de qué elemento se trata.
Las propiedades químicas de los átomos dependen de sus electrones externos.
El número másico surge de la suma de los protones y neutrones de un átomo.
Para determinar el número de neutrones de un átomo es necesario conocer el número de protones y el
número de electrones que posee.
El número de protones de un ion permite saber a qué elemento pertenece.
3.- Completar el siguiente cuadro con ayuda de la tabla periódica de los elementos químicos: