Los átomos representan una unidad de estudio de la química, así como el elemento más pequeño en que se puede dividir la materia, sin comprometer la liberación de partículas cargadas. Las características del átomo comprenden las mismas que las de otros elementos químicos. En otras palabras, se trata del componente básico de la materia y, por tanto, del estudio químico.
Un átomo es una partícula que cuenta con unidades subatómicas, aunque en su mayor parte tiene un espacio vacío. Las partículas que lo componen y le confieren cargas son el protón (con carga positiva) y el electrón (con carga negativa). La carga del átomo depende del número de electrones con respecto al número de protones.
Por otro lado, cuentan con partículas sin carga conocidas como neutrones que, junto a los protones, conforman el núcleo. Los electrones interactúan con los protones, mediante la atracción entre cargas. De esta manera, se mantienen unidos al átomo por la atracción que ejerce la carga positiva del núcleo.
Aunque parezcan muy básicos, los átomos conforman un tema de estudio muy complejo, con gran relevancia en carreras como Ingeniería Industrial. Comienza esta carrera en la Universidad de San Sebastián y emprende tu camino hacia una vida profesional exitosa.
Propiedades básicas de los átomos
En esencia, los átomos y moléculas siguen normas de la química y física. Esto se cumple para toda la materia, inclusive los organismos vivos. Estas partículas cuentan, además, con una serie de propiedades básicas, así como la capacidad de interactuar con otros átomos. Dichas interacciones pueden comprenderse como la base de la vida. De esta manera, todo lo que somos, incluidos nuestras emociones, son la respuesta de interacciones químicas, producto de los átomos.
Número atómico
Una de las propiedades básicas de los átomos es su número atómico, que en química se indica con la letra Z. Este representa la cantidad de unidades de protones presentes en el núcleo. Cada elemento químico tiene su propio número atómico, que se expresa en las tablas periódicas. Esta es una propiedad muy relevante, ya que los protones definen las interacciones de los electrones con otros átomos, definiendo otras propiedades químicas.
Masa atómica e isótopos
La masa de los átomos se encuentra definida por la cantidad de neutrones presentes en dicha partícula. Sin embargo, estos elementos subatómicos no influencian las propiedades químicas del elemento. De tal manera que un átomo con el mismo número de protones y distintos números de neutrones, compartirán las mismas características. Sin embargo, su masa atómica será diferente. En estos casos, se forman los isótopos.
Cada elemento puede contemplar varios isotopos, en los cuales varía el número de neutrones. Por ejemplo, los isótopos C12 (carbono 12) y C14 (14), en los cuales hay un número fijo de protones (6), pero uno tiene solo 6 neutrones, mientras el otro cuenta con 8 de estas partículas. Esta propiedad puede ser medida mediante la unidad de masa atómica, que se trata de 1/12 de la masa de un átomo de C12.
Electrón
El electrón representa un componente con carga negativa, el cual es capaz de interactuar con otros átomos y determinar las reacciones químicas. Los electrones cuentan a su vez con algunas propiedades, como su carga, masa y espín.
Carga del electrón
La carga del electrón fue determinada a principios del siglo XX, por Robert Millikan, gracias a un experimento con una gota de aceite. El valor establecido es de aproximadamente 1,602 x 10-19 coulomb. Este descubrimiento le otorgó grandes reconocimientos a este científico, en especial, el Premio Nobel de Física en el año 1923.
En los átomos sin carga neta, los protones tienen una magnitud de carga igual que los electrones, pero con signo opuesto. Gracias a esto, existe una fuerza de atracción estable entre estas partículas subatómicas, de manera que los electrones giran alrededor del núcleo, en una órbita que asimila la forma en que giran los planetas alrededor del sol.
Órbitas y niveles de energía
Los electrones se ubican en determinadas órbitas que rodean al núcleo de los átomos. Estas son conocidas como órbitas permitidas. La configuración de las órbitas y los niveles de energía, es una propiedad estudiada desde el año 1913, con Niels Bohren como el pionero de estos estudios.
El núcleo
El núcleo se encuentra formado por los protones y neutrones, que en general tienen masas iguales. Estos elementos se encuentran sujetos al principio de exclusión de Pauli y, además, tienen un espín de ½. Dentro del núcleo es posible describir algunas propiedades como las fuerzas que operan dentro del mismo.
Los esfuerzos de investigación fisicoquímica de mediados del siglo XX, permitieron identificar los distintos tipos de partículas que conforman los núcleos de los átomos. Una forma de imaginarse estas estructuras, es como una especie de mezcla en la que un gran número de partículas pululan alrededor de los protones y neutrones. Es posible que los núcleos cuenten con elementos mucho más básicos, que han sido designados como quarks.
Enlaces atómicos
Los átomos no son elementos aislados, sino que se encuentran en una interacción constante con sus medios. De esta manera, son capaces de formar enlaces con otros átomos para generar moléculas cada vez más complejas. En general, los átomos pueden juntarse mediante tres tipos de enlaces:
- Transferencia de electrones entre un átomo y otro, lo que se conoce como enlaces iónicos.
- Otra manera de enlazarse los átomos es compartiendo electrones, en lo que se conoce como enlaces covalentes.
- Asimismo, los electrones pueden ser compartidos con todos los átomos que forman una materia particular.
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