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Química
Definición de átomo
Del latín atŏmum, un átomo es la cantidad
menor de un elemento químico que tiene
existencia propia y que está considerada
como indivisible. El átomo está formado
por un núcleo con protones y neutrones y
por varios electrones orbitales, cuyo
número varía según el elemento químico.
No obstante, además de los elementos que lo
componen, es importante subrayar que todo
átomo cuenta con una serie de propiedades que
son fundamentales tener en cuenta a la hora de
trabajar con él.
En este caso, nos encontramos con el hecho de
que las mismas son el tamaño, la masa, las
interacciones eléctricas que se establecen entre
electrones y protones o los niveles de energía.
El átomo también es denominado como la
partícula fundamental, gracias a su característica
de no poder ser dividido mediante procesos
químicos.
A partir de los siglos XVI y XVII, con el desarrollo
de la química, la teoría atómica comenzó a
avanzar con certezas que, hasta entonces, eran
imposibles de obtener.
Los químicos lograron descubrir que cualquier
líquido, gas o sólido podía descomponerse en
distintos elementos o constituyentes últimos
(por ejemplo, cada molécula de agua está
formada por dos átomos de hidrógeno y uno
de oxígeno: H2O).
John Dalton fue quien demostró que los
átomos se unían entre sí de acuerdo a ciertas
proporciones definidas.
Sin embargo, también han existido otros autores
que, de manera profunda e intensa, han dejado su
huella en el estudio y análisis de los átomos.
Este sería el caso, por ejemplo, del científico
británico Joseph John Thomson. Este pasó a la
historia no sólo como el inventor del espectrómetro
de masa sino también como el descubridor de dos
elementos fundamentales: los isótopos y el
electrón.
El físico neozelandés Ernest Rutherford, el danés
Niels Bohr o el francés Louis-Victor de Broglie son
otros de los científicos que, a lo largo de la
historia, han desarrollado sus propias teorías y
modelos atómicos con más o menor acierto y
aceptación por parte de la comunidad científica.
En este caso es importante subrayar el papel del
último físico citado ya que en el año 1929 obtuvo
el Premio Nobel por haber conseguido descubrir
la naturaleza ondulatoria de lo que es el electrón.
Decíamos al comienzo de esta definición que el
núcleo atómico está compuesto por protones y
neutrones. Los protones tienen una carga
energética positiva, mientras que los neutrones
no presentan carga.
La diferencia entre los distintos elementos
químicos está dada por la cantidad de protones y
neutrones de sus átomos. Por otra parte, la
cantidad de protones que contiene el núcleo de
un átomo recibe el nombre de número atómico.
La tabla periódica de los elementos es una
organización que permite distribuir los distintos
elementos químicos de acuerdo a ciertas
características y criterios.
El núcleo más sencillo es el del hidrógeno, que
tiene un único protón. Por eso aparece en el
primer lugar de la tabla. El hidrógeno es seguido
por el helio, que presenta dos protones y dos
neutrones.
Además de todo lo expuesto no podemos pasar
por alto la existencia de una expresión coloquial
que utiliza el término que nos ocupa.
Se trata de la expresión “en un átomo” que viene
a ejercer como sinónimo de “en la cosa más
pequeña”.
ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
El átomo está formado por un núcleo, que
contiene neutrones y protones, el que a su vez esta
rodeado por electrones.
La carga eléctrica de un átomo es nula.
Número atómico es el número de electrones o
protones de un átomo.
Masa atómica (peso atómico) M, es la masa de
una cantidad de átomos igual al número de
Avogadro, NA=6.023 x 1023 mol-1 ( el cual es el
número de átomos o moléculas en un mol o
molécula gramo), la cual se expresa en unidades
de g/mol.
Una unidad alterna es la unidad de masa
atómica uma, que es la masa de un átomo
tomando como referencia a la del isótopo
natural de carbono más ligero C12.
Por ejemplo un mol de hierro contiene átomos y
tiene una masa de 55.847 g, es decir 55.847
uma.
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA
DEL ÁTOMO
Cada electrón de un átomo posee una energía
en particular; en un átomo no existen más de
dos electrones con una misma energía.
Números Cuánticos: denotan el nivel de energía
al cual corresponde cada electrón.
Se han definido cuatro números cuánticos, que
son:
1) Número cuántico principal n.
Se refiere a la capa cuántica a la cual pertenece
el electrón. Se le asignan valores enteros 1, 2, 3,
4,…, pero también se le asignan letras: si n = 1 se
le llama K, n =2 es L y así sucesivamente.
2) Número cuántico acimutal l.
Este número cuántico denota el momento
angular del electrón, tomando los siguientes
valores: si n = 1→ l = 0, si n = 2→ l = 0 y 1,
mientras que si n = 4→ l =0, 1, 2, 3.
3) Número cuántico magnético m.
Este número cuántico determina las posibles
orientaciones cuantizadas espaciales del
momento angular orbital y pueden considerarse
como un desdoblamiento de cada subcapa en
niveles más finos, que difieren ligeramente
entre sí en energía.
Los valores de este número están determinados
por los valores de l, y oscilan desde -l→0 →+l, es
decir, un total de (2l+1) valores de m por cada
uno de l.
4) Número cuántico de spin s.
Se refiere a la rotación que puede tener un
electrón alrededor de su propio eje. Tal spin
contribuirá al momento angular del electrón y
modificará así las relaciones de energía. Este
número tiene solamente dos valores s = +1/2 o s
= -1/2, dependiendo de si el electrón gira sobre
sí mismo en una u otra dirección.