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ESTRUCTURA ATÓMICA
* Átomo
* Número atómico
* Número de masa
* Notación de un átomo
* Partículas subatómicas
* Partículas fundamentales del átomo
* Iones atómicos
* Átomos especiales
* Isótopos del hidrógeno
* Quarks
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.
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
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).
NÚCLEO
ATÓMICO
-
-
+
+
+
+
-
PROTÓN
CORTEZA
ATÓMICA
ELECTRÓN
NEUTRÓN
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 :
El átomo es eléctricamente neutro.
#p+ = # e-
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 – Z
El número de masa es diferente a la masa
atómica.
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.
A
Z
ESPECIE
16
8
35
17
200
80
238
92
O
Cl
Hg
U
E
Z
A
#p+
#e-
#n0
8
17
80
92
16
35
200
238
8
17
80
92
8
17
80
92
8
18
120
146
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.
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.
PARTÍCULAS
SUBATÓMICAS
Hadrones
Bariones
Mesones
Protones,
neutrones,
hiperones
Piones,
kaones,
etaones,
tauones
Leptones
Electrones,
positrones,
neutrinos
De las partículas subatómicas, tres son las
partículas estables o fundamentales:
PARTÍCULA
FUNDAMENTAL
MASA
ABSOLUTA
(g)
NOTACIÓN
CARGA
ABSOLUTA
(C)
LO
DESCUBRIÓ
Neutrón
1,67482.10-24
0
Chadwick
1
n
0
Protón
1,67252.10-24
+1,6.10-16
Rutherford
1
p
+1
Electrón
9,1.10-28
-1,6.10-16
Thomson
0
e
-1
Nota: Las investigaciones y
estudios del sabio peruano
Santiago Antúnez de Mayolo,
constituyeron un gran aporte
para el descubrimiento del
neutrón.
Santiago Antúnez de Mayolo
James Chadwick
Un átomo se transforma en ión positivo o en ión
negativo cuando pierde o gana, uno o más, electrones
respectivamente.
Los
cationes:
IONES
POSITIVOS
se
conocen
E - ne  E
0
Ejemplos:
Al0 – 3e-→Al+3
S0 – 6e-→S+6
P0 – 5e-→P5+
-
+n
como
Los IONES NEGATIVOS se conocen como
aniones:
E + ne  E
0
-
-n
Ejemplos:
Cl0 + 1e-→Cl-1
S0 + 2e-→S-2
P0 + 3e-→P3Si 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.
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 ).
A
Z
ESPECIE
N 3
Cl 5
Br 1
14
7
35
17
80
35
E
q
Z
A
#p+
#e-
#n0
7
17
35
14
35
80
7
17
35
4
12
36
7
18
45
ISÓTOPOS: Son átomos de
químico, con igual número
diferente número de masa.
13
14
Ejemplos: 12
6
6
6
C, C, C
un mismo elemento
atómico, pero con
234
92
235
92
238
92
U, U, U
ISÓBAROS: Son átomos de diferentes elementos
químicos, con diferente número atómico, pero con
igual número de masa.
Ejemplos: 40
19
40
18
40
20
K , Ar , Ca
14
8
14
7
14
6
O, N , C
ISÓTONOS: Son los átomos con igual número de
neutrones.
Ejemplos:
12
6
11
5
13
7
39
19
C , B, N
40
20
38
18
K , Ca, Ar
ISOELECTRÓNICOS: Especies con igual cantidad
de electrones.
Ejemplos:
40
19
1 40
18
40
20
2 32
16
K , Ar, Ca , S
2
ISODIÁFEROS: Átomos que tienen el mismo
exceso de neutrones (#n0-Z).
Ejemplos: 235
231
92
U143 , 90Th141
ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO
ISÓTOPO S DEL HIDRÓGENO
P R O TIO
D E UT ER IO
-
TR ITIO
-
-
+
+
+
1
1H
2
1H
3
1H
Abundancia=99,98%
Abundancia=0,018%
H2O
Aguacomún
D2O
Abundancia=0,002%
T2 O
Agua isotópica,
Agua tritiada,
agua pesada agua hiperpesada
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).
El quark up (arriba) tiene carga +2/3 y el quark
down (abajo) carga -1/3.
u
d
El protón está formado por dos quarks up y un
quark down, por lo que su carga resulta ser +1.
u
u
d
El neutrón está formado por un quark up y dos
quarks down, resultando su carga igual a 0.
u
d
d