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COMPOSICIÓN ATÓMICA
Lic. Lidia Iñigo
Esta primera parte de estructura atómica se encuentra en el libro Temas de Química
General - Angelini, M. y otros, (versión ampliada). Buenos Aires, EUDEBA, 1993 (o ediciones
posteriores), capítulo 3: Constitución del núcleo, Neutrón, Isótopos. También se encuentra en el
libro Química Básica - Di Risio, C. y otros, Buenos Aires, Editorial CCC Educando, 2006 (o ediciones
posteriores). capítulo 2, parte 5: La composición de los átomos.
Debés asegurarte de conocer qué es un átomo, cuales son las distintas partículas que lo
componen (protones, neutrones y electrones), su carga eléctrica, la relación entre sus masas y
cómo están distribuidas. Esto se encuentra resumido en el siguiente cuadro:
Núcleo
Parte
externa
PARTÍCULA
CARGA
MASA (umas)
neutrones (nº)
0
≈1
protones (p+)
+
≈1
electrones (e–)
−
1/1840
El detalle de la distribución electrónica se estudiará mas adelante. Actualmente los físicos
nucleares han encontrado otras partículas, pero el modelo de protones, neutrones y electrones
sigue siendo válido. Es bueno que tengas idea del tamaño del núcleo con respecto al tamaño que
ocupa todo el átomo, para eso está el problema 1 del tema Composición Atómica de la guía de
ejercitación.
1
Si quisiéramos hacer la representación de un átomo en una maqueta y tomáramos
para representar al núcleo una bolita de 2 cm de diámetro, ¿cuánto mediría el
diámetro de todo el átomo? Pensalo y da una respuesta, aunque sea lo que te parece
intuitivamente, antes de ver la respuesta correcta.
Debés saber también cómo se representa un átomo y qué son el número atómico (Z) y el
número másico (A).
El NÚMERO ATÓMICO (Z) es el número de protones.
El NÚMERO MÁSICO (A) es el número de protones más el número de neutrones.
Con estos dos números puede representarse un átomo y saber que cantidad de cada una
de las distintas partículas se encuentran en él.
Un NUCLEIDO es todo átomo caracterizado por valores determinados de número
atómico (Z) y número másico (A).
Es importante que entiendas que la forma de representación que se utiliza para simbolizar
a cualquier nucleido:
es una convención y por lo tanto debe respetarse, y debés conocerla.
2
¿Por qué se llamará número másico?
Pensá que en el núcleo, tan extremadamente pequeño, está concentrada prácticamente
toda la masa del átomo. Entonces:
3
¿qué es lo que ocupa la inmensa mayoría del átomo?
Debés conocer también qué es un isótopo, qué es un ión y cómo se denominan los iones
positivos y negativos.
ISÓTOPOS son átomos del mismo elemento que tienen distinta cantidad de
neutrones, y por lo tanto tienen distinta masa, y también distinto número másico.
Un IÓN es un átomo o conjunto de átomos con carga eléctrica. Por ahora veremos
sólo los iones formados por un solo átomo con carga eléctrica.
Los iones pueden ser positivos o negativos, según sea el signo de su carga eléctrica.
Los iones positivos se denominan CATIONES y los iones negativos se denominan
ANIONES.
4
¿Qué es un anión trivalente o un ión trinegativo?
5
¿Qué significa la palabra isoelectrónico?
Un átomo puede perder o ganar electrones cuando se une a otros átomos al producirse
una reacción química. Este tema se verá cuando se trate uniones químicas. Lo importante ahora
es que en una reacción química intervienen los electrones más externos, y se pueden ganar perder
o compartir dichos electrones, pero el núcleo de los átomos permanece inalterado. Para que se
modifique el núcleo de un átomo deben ocurrir fenómenos de radioactividad o reacciones
nucleares, que están fuera del alcance de este curso. Esto es muy importante para que interpretes
que:
Un ión positivo se forma porque se perdieron electrones, y no porque se ganaron
protones. De manera similar un anión se forma por la ganancia de electrones, y no por la
pérdida de protones.
Es decir que un catión tendrá menos electrones que el correspondiente átomo neutro, y un
anión tendrá más electrones que el correspondiente átomo neutro. Esto se puede simbolizar con
las siguientes ecuaciones:
Ca
17 e
6
−
Ca 2+ + 2 e −
Cl + 1 e −
Cl −
Donde el Ca tiene 20 e− pero el Ca2+ tiene 18 e−, porque perdió dos electrones. Y el Cl tiene
pero el Cl− tiene 18 e−, porque ganó un electrón.
¿Cuál es la relación entre los iones Ca 2+ y Cl – ?
Sabemos que un átomo puede perder o ganar electrones (cuando se une a otros átomos),
puede tener distinta cantidad de neutrones y, sin embargo, sigue siendo el mismo elemento.
7
¿Tenés claro el concepto de elemento? ¿Entonces, quién es el que determina de qué
elemento se trata?
La inmensa mayoría de los elementos tienen isótopos, y también en la mayoría existe un
isótopo que es mucho más abundante que los demás. La abundancia de cada isótopo de un
determinado elemento en la naturaleza, al menos aquí en la Tierra, es constante.
Respuestas
1
Es aproximadamente 100.000 veces mayor, mediría 200.000 cm = 2000 m = 2 km
¡Mediría 20 cuadras!
2
Se llama número másico porque es el número entero más cercano a la masa de ese átomo
en unidades atómicas de masa (uma) (conocerás esta nueva unidad de masa en el tema
Magnitudes Atómico – Moleculares). La masa, tanto de un protón como de un neutrón, es
aproximadamente igual a una unidad atómica de masa, y la masa de los electrones es
despreciable, por ser casi 1840 veces menor que la uma, por lo tanto sumando protones y
neutrones da el número entero más cercano a la masa de ese átomo en umas.
3
La inmensa mayoría del átomo es vacío, en el que se encuentran girando los electrones.
4
Un anión trivalente o un ión trinegativo es un átomo o conjunto de átomos con 3 cargas
negativas. Al tener carga eléctrica ya no se denomina átomo, sino ión, o en forma más genérica
partícula o especie.
5
Significa que tiene igual cantidad de electrones.
6
Su relación es que son iones isoelectrónicos
7
Podemos definir elemento en una forma más moderna que en el libro Temas de Química
General como las distintas “clases” de átomos que existen. Cuando decimos que el agua está
formada por los elementos hidrógeno y oxígeno, nos referimos a esta definición. De acuerdo con
esta definición, el grafito y el diamante serían dos sustancias simples diferentes formadas por el
mismo elemento (carbono).
Pero también existe otra definición de elemento y es llamar elemento a la sustancia simple.
De acuerdo con esta definición, el grafito y el diamante serían variedades alotrópicas del elemento
carbono.
El que determina el elemento es el número de protones, que es el número atómico (Z).
Mientras tenga el mismo Z, sigue siendo el mismo elemento; si cambia el Z, cambia el elemento
de que se trata.