2.- 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

E S T R UCT UR A A T ÓM I CAE S T R UCT UR A A T ÓM I CA

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).

CORTEZA ATÓMICA

NÚCLEOATÓMICO

NEUTRÓN

- -

- -

ELECTRÓN

++ +

+

PROTÓN

NÚMERO ATÓMICO :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 :CARGAS ELÉCTRICAS :El átomo es eléctricamente neutro.

#p+ = # e-

NÚMERO DE MASA O NÚMERO MÁSICO :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 – ZEl número de masa es diferente a la masa

atómica.

NOTACIÓN :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.

EAZESPECIE Z A #p+ #e- #n0

8 16 8 8 8

17 35 17 17 18

80 200 80 80 120

92 238 92 92 146

O168Cl35

17

Hg20080

U23892

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.

PARTÍCULASSUBATÓMICAS

LeptonesHadrones

MesonesBariones

Protones,neutrones,hiperones

Piones,kaones,etaones,tauones

Electrones,positrones,neutrinos

PARTÍCULA

FUNDAMENTAL

MASA ABSOLUTA

(g)

CARGA ABSOLUTA

(C)

LO DESCUBRIÓ

NOTACIÓN

Neutrón 1,67482.10-24 0 Chadwick0n1

Protón 1,67252.10-24 +1,6.10-16 Rutherford+1p1

Electrón 9,1.10-28 -1,6.10-16 Thomson-1e0

De las partículas subatómicas, tres son las partículas estables o fundamentales:

Nota: Las investigaciones y estudios del sabio peruano Santiago Antúnez de Mayolo, constituyeron un gran aporte para el descubrimiento del neutrón.

James Chadwick

Santiago Antúnez de Mayolo

Un átomo se transforma en ión positivo o en ión negativo cuando pierde o gana, uno o más, electrones respectivamente.

Los IONES POSITIVOS se conocen como cationes:

Ejemplos:

Al0 – 3e-→Al+3

S0 – 6e-→S+6

P0 – 5e-→P5+

E - ne E0 - +n

Los IONES NEGATIVOS se conocen como aniones:

Ejemplos:

Cl0 + 1e-→Cl-1

S0 + 2e-→S-2

P0 + 3e-→P3-

E + ne E0 - -n

Si 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 :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 ).

qAZ E

ESPECIE Z A #p+ #e- #n0

7 14 7 4 7

17 35 17 12 18

35 80 35 36 45

3147

N535

17Cl180

35Br

ISÓTOPOS:ISÓTOPOS: Son átomos de un mismo elemento químico, con igual número atómico, pero con diferente número de masa.

Ejemplos:

ISÓBAROS:ISÓBAROS: Son átomos de diferentes elementos químicos, con diferente número atómico, pero con igual número de masa.

Ejemplos:

CCC 146

136

126 ,, UUU 238

9223592

23492 ,,

CaArK 4020

4018

4019 ,, CNO 14

6147

148 ,,

ISÓTONOS:ISÓTONOS: Son los átomos con igual número de neutrones.

Ejemplos:

ISOELECTRÓNICOS:ISOELECTRÓNICOS: Especies con igual cantidad de electrones.

Ejemplos:

ISODIÁFEROS:ISODIÁFEROS: Átomos que tienen el mismo exceso de neutrones (#n0-Z).

Ejemplos:

NBC 137

115

126 ,, ArCaK 38

184020

3919 ,,

23216

24020

4018

14019 ,,, SCaArK

14123190143

23592 , ThU

ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENOP R O TIO D EUT ER IO TR ITIO

H11 H1

3H12

Abundancia=99,98% Abundancia=0,018% Abundancia=0,002%

H O2 D O2 T O2

Agua común Agua isotópica,agua pesada

Agua tritiada,agua hiperpesada

+-

+-

+-

ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENOISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO

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).

u d

El quark up (arriba) tiene carga +2/3 y el quark down (abajo) carga -1/3.

El protón está formado por dos quarks up y un quark down, por lo que su carga resulta ser +1.

u u

d

d d

u

El neutrón está formado por un quark up y dos quarks down, resultando su carga igual a 0.