átomo - Wikilingue - Encydia
El átomo es la más pequeña partícula que aún caracteriza un elemento químico. Él presenta un núcleo con carga positiva (Z es la cantidad de prótons y "Y" la carga elemental) que presenta casi toda su masa (más que 99,9%) y Z electrones determinando su tamaño.[1]
Hasta fines del siglo XIX, era considerado la más pequeña porción en que se podría dividir la materia . Pero en las dos últimas décadas de aquel siglo, los descubrimientos del próton y del electrón revelaron el equívoco de esa idea. Posteriormente, el reconocimiento del nêutron y de otras partículas subatômicas reforzó la necesidad de revisión del concepto de átomo.
Tabla de contenido |
Historia
Los atomistas en la antigua Grecia
Alrededor de 450 a.C. los átomos de Demócrito deberían atender a la siguientes condiciones:
- Los átomos constituyeron toda y cualquier materia;
- Los átomos serían cualitativamente iguales, difiriendo, sólo, en la forma, en el tamaño y en la masa .
Para Demócrito, la gran variedad de materiales en la naturaleza provinha de los movimientos de los diferentes tipos de átomos, que, al se choquen, formaban conjuntos mayores, generando diferentes cuerpos, con características propias. Los fundamentos de Demócrito para los átomos fueron tomando cuerpo con el pasar del tiempo. Epicuro (341 a.C. - aproximadamente 270 a.C.) complementó sus ideas al sugerir que habría un límite para el tamaño de los átomos, justificando así la razón de ser invisibles.
Se creía que la materia sería constituida de elementos de la naturaleza como fuego, agua, tierra y aire , que mezclados en diferentes proporciones resultarían en propiedades físico-químicas diferentes.
Leucipo y Demócrito imaginaron que la materia no podría ser dividida infinitamente, pero partiéndola varias veces, llegaríamos a una partícula muy pequeña:una esfera indivisível, impenetrable e invisible. Con la ayuda de Lucrécio ,la idea de los filósofos tuvo rápida propagação
Evolución histórica de la idea de átomo
Plantilla de Dalton
John Dalton, en 1803, creó una plantilla que retomaba el antiguo concepto de los griegos. Él imaginó el átomo como una pequeña esfera, con masa definida y propiedades características. De esa forma, todas las transformaciones químicas podían ser explicadas por el arreglo de átomos. Toda materia es constituida por átomos. Esos son las más pequeñas partículas que la constituyen; son indivisíveis e indestrutíveis, y no pueden ser transformados en otros, ni aún durante los fenómenos químicos. Los átomos de un mismo elemento químico son idénticos masivos y se comportan igualmente en transformaciones químicas. Las transformaciones químicas ocurren por criba y unión de átomos. Es decir, los átomos de una substancia que están combinados de un correcto modo, se separan, uniéndose nuevamente de otra manera, formando otras substancias.
La plantilla atómica de Thomson
Ver artículo principal: Entre 1813 y 1834, un científico llamado Michael Faraday estudió la relación entre las cantidades de materiales en transformaciones químicas y de electricidad necesaria para realizar esas transformaciones. Esos estudios evolucionaron hasta que, en 1891, la unidad más simple de electricidad fue determinada y denominada electrón.
El descubrimiento de partículas con carga eléctrica hizo con que la plantilla atómica de Dalton quedara superado. En 1897, Thomson idealizou un experimento para medir la carga eléctrica del electrón. Con base en su experimento, y considerando el átomo eléctricamente neutro (con cantidades iguales de partículas positivas y negativas), él representó el átomo como una esfera uniforme, de carga positiva, incrustada de electrones (partículas negativas). De ahí viene el nombre de la plantilla:"pudim de pasas".
La plantilla atómica de Rutherford
En 1908, realizando experiencias de bombardeo de cuchillas de oro con partículas alfa (partículas de carga positiva, liberadas por elementos radioativos), Rutherford hizo una importante constatação: la gran mayoría de las partículas atravesaba directamente la cuchilla, algunas sufrían pequeños desvíos y otras, en número muy pequeño (una en cien mil), sufrían grandes desvíos en sentido contrario.
A partir de esas observaciones, Rutherford llegó a la siguientes conclusiones:
- En el átomo existen espacios vacíos; la mayoría de las partículas lo atravesaba sin sufrir ningún desvío.
- En el centro del átomo existe un núcleo muy pequeño y denso; algunas partículas alfa colidiam con ese núcleo y volvían, sin atravesar la cuchilla.
- El núcleo tiene carga eléctrica positiva; las partículas alfa que pasaban cerca de él eran repelidas y, por eso, sufrían desvío en su trayectoria.
Por la plantilla atómica de Rutherford, el átomo es constituido por un núcleo céntrico, dotado de cargas eléctricas positivas (prótons), envuelto por una nube de cargas eléctricas negativas (electrones).
Rutherford demostró, aún, que prácticamente toda la masa del átomo queda concentrada en la pequeña región del núcleo.
Dos años tras Rutherford haber creado su plantilla, el científico danés Niels Bohr lo completó, creando lo que hoy es llamado plantilla planetário. Para Bohr, los electrones giraban en órbitas circules, alrededor del núcleo. Tras esos, nuevos estudios fueron hechos y nuevas plantillas atómicas fueron creados. La plantilla que representa el átomo como teniendo una parte céntrica llamado núcleo, conteniendo prótons y nêutrons, sirve para explicar un gran número de observaciones sobre los materiales.
La plantilla atómica de Niels Bohr y la mecánica quântica
La plantilla planetário de Niels Bohr fue un gran avance para la comunidad científica, probando que el átomo no era macizo. Según la Teoría Eletromagnética, toda cargaeléctrica en movimiento en torno a otra, pierde energía en forma de ondas eletromagnéticas. Y justamente por eso tal plantilla generó cierto desconforto, pues los electrones perderían energía en forma de ondas eletromagnéticas, confinando-si en el núcleo, haciendo la materia algo inestable.
Bohr, que trabajaba con Rutherford, propuso la siguiente plantilla: el núcleo conteniendo los prótons y nêutrons y definió las órbitas estacionarias, donde el electrón orbitaría el núcleo, sin que perdiera energía. Entre dos órbitas, tenemos las zonas prohibidas de energía, pues sólo es permitido que el electrón esté en una de las órbitas. Al recibir un quantum, el electrón salta de órbita , no en un movimiento continuo, pasando por el área entre las órbitas (de ahí el nombre zona prohibida), pero simplemente desapareciendo de una órbita y reapareciendo con la cantidad exacta de energía. Si un paquete con energía insuficiente para mandar el electrón para órbitas superiores encontrar el electrón, nada ocurre. Pero si un fóton con la energía exacta para que el electrón salte para órbitas superiores, él ciertamente lo hará, después, devolviendo la energía absorbida en forma de ondas eletromagnéticas.
Estructura
Los científicos, por medio de técnicas avanzadas, ya percibieron la complejidad del átomo. Ya comprobaron la presencia de incontables partículas en su constitución y desvelaron el comportamiento de esas partículas. Pero para construir algunos conceptos que ayudan a entender la química del día-a-día, la plantilla de átomo descrito por Rutherford-Bohr es suficiente. En la constitución de los átomos predominam los espacios vacíos. El núcleo, extremadamente pequeño, es constituido por prótons y nêutrons. En torno a él, constituyendo la eletrosfera, giran los electrones.
El diámetro de la eletrosfera de un átomo es de 10,000 a 100,000 veces mayor que el diámetro de su núcleo, y su estructura interna puede ser considerada , para efectos prácticos, cueva; pues para llenar todo este espacio vacío de prótons y nêutrons (o núcleos) necesitaríamos de un bilhão de millones de núcleos…
El átomo de hidrogênio es constituido por un sólo próton con un sólo electrón girando a su redor. El hidrogênio es el único elemento cuyo átomo no posee nêutrons.
El electrón y el próton poseen la misma carga, sin embargo no la misma masa. El próton es 1836,11 veces más massivo que el electrón. Usando, como ejemplo hipotético, un átomo de veinte prótons y veinte nêutrons en su núcleo, y este estando en equilibrio eletrodinâmico, tendrá veinte electrones orbitando en sus capas exteriores. Su carga eléctrica estará en perfecto equilibrio eletrodinâmico, sin embargo 99,97% de su masa se encontrará en el núcleo. A pesar del núcleo contener prácticamente toda la masa, su volumen en relación al tamaño del átomo y de sus orbitales es minúsculo. El núcleo atómico mide en torno a Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): 10^{-13}
centímetros de diámetro, mientras que el átomo mide cerca de Falló al verificar gramática (El ejecutable texvc no fue encontrado. Consulte math/README para instrucciones de la configuración.): 10^{-8}
centímetros.
Principales características de las partículas fundamentales
Masa
Determinar la masa de un cuerpo significa comparar la masa de este cuerpo con otra toma como normalizada.
La unidad de masa tomada como normalizada es lo gramo (g). Pero nodos muchas veces utilizamos el Quilograma, que equivale a 1000 veces la masa de 1 g. Un ejemplo de eso es cuando se dice que la masa de una persona es 45 veces la masa correspondiente a la del quilograma.
O aún: 45 kg = 45 x 1000 g = 45 000 g
Como las partículas que constituyen el átomo son extremadamente pequeñas, una unidad especial tuvo que ser creada para facilitar la determinación de sus masas. Esa unidad, denominada unidad de masa atómica, es representada por la letra u.
1 u equivale a aproximadamente 1,66 · 10−27 kg (vea artículo Unidad de masa atómica).
Las masas del próton y del nêutron son prácticamente iguales: miden cerca de 1 unidad de masa atómica. La masa del electrón es 1836 veces más pequeña que a de el próton: esa masa es desprezível, sin embargo es errado decir que el electrón es desprovido de ella.
Carga eléctrica
El electrón es una partícula dotada de carga eléctrica negativa. Su carga, que fue determinada experimentalmente en 1908, equivale a una unidad de carga eléctrica (1 ue). La carga del próton es igual a la del electrón, sólo que de señal contraria. el próton tiene carga eléctrica positiva. El nêutron no posee carga eléctrica. Como su nombre indica, él es neutro.
Interacción atómica
Si hubiéramos dos átomos hipotéticos, cuya carga eléctrica sea neutra, presume-si que estos no se afectarán mutuamente a causa de la neutralidad de la fuerza electromagnética entre sí.
La distribución de cargas en el átomo se da de forma diversa. La carga negativa es externa, la carga positiva es interna, esto ocurre por qué los electrones orbitan el núcleo. Cuando aproximamos dos átomos, aún estando en perfecta neutralidad interna, estos se repelem, se desvían o ricocheteiam.
Ejemplo típico ocurre en el elemento hélio (He) donde sus átomos están en eterno movimiento de mutuo ricochete. En temperatura ambiente, el gas hélio ha en el movimiento de sus átomos un rápido ricochete. Al disminuir la temperatura , el movimiento oscilatório disminuye, el volumen queda más pequeño y la densidad aumenta. Llegaremos teóricamente en un punto en que el movimiento de ricochete disminuirá tanto que no se podrá más retirar energía de este. A este nivel térmico, damos el nombre de cero absoluto, este es –273,15 °C.
Fuerza de Van dé Waals
La carga electrónica no se distribuye de manera uniforme, algunas partes de la superficie atómica son menos negativas que otras. En función de esto, la carga positiva que se encuentra en el interior del átomo infiltrar-se-á por las áreas menos negativas externas, por eso habrá una débil atracción eletrostática entre los dos átomos llamada de fuerza de Van dé Waals.
En baixíssima temperatura, los átomos de hélio se mueven muy lentamente, su ricochete disminuye a tal grado que es insuficiente para vencer las fuerzas de Van dé Waals, como el átomo de hélio es altamente simétrico, por este motivo las fuerzas actuantes en este elemento son muy débiles. La contracción del hélio ocurre y este acaba por se liquefazer a 4,3 grados por encima del cero absoluto.
En los demás gases presentes en la naturaleza su distribución de cargas es menos simétrica que en el hélio, las fuerzas de Van dé Waals son mayores ocasionando una liquefação en temperaturas mayores.
Atracción atómica
En las regiones externas de los átomos, la distribución electrónica se da en capas, su estructura presenta la estabilidad máxima si estas estén completas. Con la salvedad del hélio y otros elementos con estabilidad y simetria semejante, generalmente la capa más exterior del átomo es incompleta, o pueden poseer exceso de electrones. En función de esto puede haber la transferencia de uno o dos electrones del átomo en que están en exceso, para el átomo en que están en falta, dejando las capas externas de ambos en equilibrio.
El átomo que recibe electrones gana carga negativa, y lo que perdió no equilibra totalmente su carga nucléica, positiva. Ocurre entonces el aglutinamento atómico.
Existe aún el caso de dos átomos colidirem. Ocurriendo, hay el reparto electrónico entre ambos que pasan a tener sus capas más externas completas desde que permanezcan en contacto. pues ellos tiene en exceso un numeros de neutros.
Elementos químicos conocidos
ES importante tener en mente que, átomo, es una entidad elemental. El conjunto de átomos que presentan el mismo número atómico (Z) es llamado de elemento químico. De esta forma, en la Tabla Periódica de los Elementos, la idea de entidad elemental es sustituida por la idea de "conjunto".
ES posible haber aproximadamente 10 sextilhões de átomos en una casa (el algarismo 1 y 22 ceros a la derecha.[carece de fuentes]
P.ej.: Al buscar por el Carbono en la Tabla Periódica, usted debe saber que está buscando por el Elemento Carbono y no por el átomo de Carbono.
La Tabla Periódica de los Elementos
| Grupo # | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
| Periodo | ||||||||||||||||||||
| 1 | 1 H |
2 He |
||||||||||||||||||
| 2 | 3 Li |
4 Be |
5 B |
6 C |
7 N |
8 Lo |
9 F |
10 Ne |
||||||||||||
| 3 | 11 En la |
12 Mg |
13 Al |
14 Sí |
15 P |
16 S |
17 Cl |
18 Aire |
||||||||||||
| 4 | 19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Culo |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 Las |
34 Si |
35 Br |
36 Kr |
||
| 5 | 37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Me lo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 In |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe |
||
| 6 | 55 Cs |
56 Ba |
* |
72 Hf |
73 Te la |
74 W |
75 Re |
76 Los |
77 Ir |
78 Pt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 At |
86 Rn |
||
| 7 | 87 Fr |
88 Ra |
** |
104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 Hs |
109 Mt |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cp |
113 Uut |
114 Uuq |
115 Uup |
116 Uuh |
(117) (Uus) |
118 Uuo |
||
| * Lantanídios | 57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Yo |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu |
|||||
| ** Actinídios | 89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 En el |
103 Lr |
|||||
- 1Actinídios y lantanídios son conocidos colectivamente como “metales-terrosos raros”.
- 2Metales alcalinos, metales alcalino-terrosos, metales de transición, actinídios y lantanídios son conocidos colectivamente como “metales”.
- 3Halogênios y gases nobles también son no-metales.
- Estado físico del elemento en las Condiciones Normales de Temperatura y Presión (CNTP)
- aquellos con el número atómico en negro son sólidos en las CNTP.
- aquellos con el número atómico en verde son líquidos en las CNTP;
- aquellos con el número atómico en rojo son gases en las CNTP;
- aquellos con el número atómico en ceniza tienen estado físico desconocido.
- Ocurrencia natural
-
Borda tracejada indica que el elemento surge del decaimento de otros.
-
Borda pontilhada indica que el elemento es producido artificialmente (elemento sintético).
-
El color más claro indica elemento aún no descubierto.
Moléculas
Una vez partilhados electrónicamente los átomos pueden poseer entre sí una conexión tan fuerte que para separarlos es necesaria una cantidad razonable de energía, por lo tanto, permanecen juntos. Estas combinaciones son llamadas de moléculas , nombre derivado del latim que significa pequeño objeto.
Ni siempre dos átomos en contacto son suficientes para tener estabilidad, habiendo necesidad de una combinación mayor para haberla.
Para formar una molécula de hidrogênio son necesarios dos átomos de este elemento, una molécula de oxígeno , necesita de dos átomos de oxígeno, y así sucesivamente.
Para la formación de una molécula de agua son necesarios dos átomos de hidrogênio y uno de oxígeno ; metano, necesita de un átomo de carbono y cuatro de hidrogênio ; dióxido de carbono (bióxido), un carbono, y dos oxígenos y así sucesivamente.
Existen casos de moléculas sean formadas por una gran cantidad de átomos, son las llamadas macromoléculas. Esto ocurre principalmente con compuestos de carbono, pues el átomo de carbono puede partilhar electrones con hasta cuatro elementos diferentes simultáneamente. Luego, puede ser posible la constitución de cadenas, anillos, y conexiones entre estas moléculas largas, que son la base de la llamada química orgánica.
Esa es la base de las moléculas que caracterizan el tejido vivo, o sea, la base de la vida. Cuánto mayor la molécula y menos uniforme la distribución de su carga eléctrica, más probable será la reunión de muchas moléculas y la formación de substancias líquidas o sólidas. Los sólidos son mantenidos fuertemente coesos por las interacciones eletromagnéticas de los electrones y prótons y entre átomos diferentes y entre moléculas diferentes.
En algunas conexiones atómicas donde los electrones pueden ser transferidos se forman los llamados cristales (substancias iônicas). En estos, los átomos pueden estar conectados en muchos millones, formando patrones de grande uniformidade. En el átomo, su interacción nuclear disminuye a medida que aumenta la distancia. Las moléculas del agua por ejemplo son llamadas de aguacormicas.
Referencias
- ↑ IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, Atom. Disponible en: <http://goldbook.iupac.org/A00493.html>. Acceso en: 11 abr. 2008.
Ver también
mhr:Атомmwl:Átomopnb:ایٹم
