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En estos apuntes hemos incorporado algunas de las ideas clave que puedes encontrar en la excelente unidad didáctica escrita y comentada por Jeff Wiener para el CERN.
En 1808, John Dalton retoma las ideas atomistas de Leucipo y su discípulo Demócrito.
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Su teoría se basa en:
En la actualidad sabemos que los átomos se dividen en dos zonas:
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Donde se encuentran los:
Donde es probable encontrar los electrones (partículas elementales con carga eléctrica negativa).
La siguiente tabla muestra la masa y carga de las partículas que componen los átomos:
Partícula | Masa/kg | Carga/C |
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Protón | $1.673\times 10^{-27}$ | $1.602\times 10^{-19}$ |
Neutrón | $1.675\times 10^{-27}$ | $0$ |
Electrón | $9.109\times 10^{-31}$ | $-1.602\times 10^{-19}$ |
Esta animación del CERN muestra la estructura de la materia a escalas cada vez más pequeñas:
El número atómico, $Z$, es el número de protones que tiene un átomo en su núcleo.
Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen el mismo número de protones en su núcleo y por tanto el mismo número atómico $Z$.El número másico, $A$, es la suma de protones y neutrones, cumpliéndose por tanto:
$$ A = Z + N, $$donde $N=A-Z$ es el número de neutrones.
En general un átomo se representa con la siguiente notación:
$$ ^{A}_{Z}\mathrm X^{\mathrm c \pm}, $$donde $A$ es el número másico, $Z$ es el número atómico, $\mathrm{X}$ es el símbolo del elemento químico y $\mathrm c$ es la carga eléctrica del átomo (se omite en caso de ser cero —átomo neutro).
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En 1897, Thomson descubre la existencia del electrón, la partícula elemental con carga eléctrica negativa.
Postula un modelo que se conoce como el modelo del pastel de pasas:
En 1911 Rutherford lleva a cabo un experimento histórico en el que descubre la existencia del núcleo atómico:
Puedes entender mejor las conclusiones del experimento de Rutherford con esta simulación:
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Un ion es un átomo cargado eléctricamente.
Según su carga eléctrica sea positiva o negativa, distinguimos:
Concepto introducido en 1913 por el químico inglés Frederick Soddy, se trata de átomos del mismo elemento químico con distinto número de neutrones en su núcleo, y por tanto distinto número másico $A$.
Los llamados isótopos radiactivos son aquellos isótopos que son inestables y tienden a desintegrarse espontáneamente, emitiendo radiación y/o materia, transformándose en isótopos estables de otros elementos químicos.
Aprende más sobre radiactividad aquí.
La masa de los átomos es extremadamente pequeña comparada con las masas de los objetos cotidianos.
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Es por eso que utilizamos una unidad especial, llamada unidad de masa atómica, u, la cual se define como:
La unidad de masa atómica, u, se define como la doceava parte de la masa de un átomo de $^{12}\mathrm C$, y es igual a:
$$ 1\thinspace\mathrm u = 1.661\times 10^{-27}\thinspace\mathrm{kg} $$
De esta forma el isótopo $^{12}\mathrm C$ tiene una masa de 12 u.
La masa atómica que encontramos en las tablas periódicas es la media ponderada de las masas de los isótopos naturales de cada elemento, teniendo en cuenta su abundancia.
📥 Pincha aquí y sigue estas instrucciones:
El proceso, en principio, solo funciona con Google Chrome.