Teoría atómica. Z, A, isótopos, n, p, e-. Iones. Masa atómica
Definiciones
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Teoría atómica. Z, A, isótopos, n, p, e-. Iones. Masa atómica Definiciones |
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Seguidamente se expone un pequeño resumen de las teorías atómicas que te serán de utilidad en este curso, para más información acude a tu libro de texto o apuntes.
Teoría atómica de Dalton
Se puede resumir en estos puntos:
- Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.
- Todos los átomos de un elemento químico son iguales.
- Los átomos de diferentes elementos químicos son diferentes.
- Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.
- Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, formando “átomos compuestos” (hoy llamadas moléculas).
Aunque con errores como el no tener en cuenta la existencia de isótopos o la falta de explicación de la estructura interna del propio átomo, este modelo se puede considerar como uno de los pilares de la química (presionando la fotografía se verán unas moléculas dibujadas por Dalton utilizando su modelo)
Modelo atómico de Thomson
Supuso que el átomo era una especie de pudín formado por una masa positiva en la que se encontraban insertados los electrones (partículas que Thomson identifico). Ciertamente no tuvo en cuenta la existencia de protones ni de neutrones que fueron descubiertos posteriormente.
Modelo de Rutherford
Su modelo se basa en un experimento que podrás ver en el libro. Su modelo nos muestra un átomo prácticamente vacío en el que casi toda la masa se concentra en una región muy pequeña llamada núcleo. El núcleo contiene toda la carga positiva. Por tanto, el núcleo contendría los protones (carga positiva) y neutrones (descubiertos más adelante por Chadwick). El resto del átomo contiene la carga negativa pero su masa es despreciable (los electrones tienen una masa unas 1840 veces inferior a la del neutrón o la del protón).
Para hacerse una idea sería como si se encontrase una mosca en una catedral. La catedral sería el átomo y la mosca su núcleo.
Modelo atómico de Bohr
Lo que te interesa de este modelo es que realiza una explicación bastante acertada de cómo se encuentran los electrones en el átomo. Se basa en el modelo de Rutherford (núcleo y corteza) y explica que los electrones deben estar girando en determinadas órbitas alrededor del núcleo y sólo en esas órbitas. Las órbitas que él supuso eran circulares aunque posteriores variaciones del modelo atómico introdujeron las órbitas elípticas.
El átomo está compuesto de las siguientes partes:
Un núcleo muy pequeño en el que se encuentra casi toda la masa y en el que se encuentra la carga positiva del átomo.
La corteza o resto del átomo que rodea el núcleo, tiene una masa despreciable desde un punto de vista químico y contiene toda la carga negativa del átomo.
Las partículas más estables del átomo y que nos interesan en química son:
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Partículas |
Masa |
Carga |
||
|
Real |
Relativa |
Real |
Relativa |
|
|
Protón |
1,6726·10-27 kg |
1 |
+ 1,602·10-19 C |
+1 |
|
Neutrón |
1,675·10-27 kg |
1 |
0 |
0 |
|
Electrón |
9,109·10-31 kg |
0 |
- 1,602·10-19 C |
-1 |
Para aclarar más el concepto: acceso a la simulación
Número atómico es el número de protones que contiene el núcleo, se representa con la letra Z. El número atómico sirve para diferenciar unos elementos de otros:
Dos elementos iguales siempre tienen el mismo número de protones (mismo número atómico). Ejemplo: Cualquier átomo de hidrógeno siempre tendrá un protón.
Dos elementos diferentes nunca tienen el mismo número de protones (distinto número atómico). Ejemplo: La diferencia entre el hidrógeno y el helio, es que el hidrógeno (Z=1) tiene un protón y el helio (Z=2) tiene dos protones.
Si el átomo es neutro (mismo número de cargas positivas y negativas), el número atómico coincide con el número de electrones, sólo en este caso.
Número másico es el número de nucleones del núcleo atómico; es decir, el número total de protones (p) más neutrones (n) del átomo (p+n). Se representa con la letra A.
Los isótopos son átomos de un mismo elemento (una misma Z) que tienen diferente número másico (A). Es decir, átomos que tienen el mismo número de protones (Z) pero diferente número de neutrones (A=p + n cambia).
Ejemplo de isótopos.
Tengamos el átomo
y el átomo
.
Ambos son del mismo elemento (Boro) dado que los dos tienen de número atómico 5
(número de protones del núcleo), se diferencian en el número másico. Uno de
ellos tiene 11 de número másico y el otro 10. Ambos átomos del mismo elemento
que se diferencian en el número másico se denominan isótopos de dicho elemento.
Como el número másico es la suma de protones y neutrones, tendremos:
:
A = p + n ; 11 = 5 + n ; n = 11 - 5 = 6
neutrones
:
A = p + n ; 10 = 5 + n ; n = 10 - 5 = 5
neutrones
Por tanto los isótopos del mismo elemento se diferencian en el número de neutrones.
Por último, existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman radioisótopos.
Para aclarar más el concepto: acceso a la simulación
Son átomos cargados (positivos o negativos). Como el núcleo es intocable con las energías que aparecen en las reacciones químicas, la única forma de que un átomo se cargue eléctricamente es quitando o poniendo electrones:
Iones positivos, también llamados cationes, son átomos que han perdido electrones. Cada electrón que pierden es una carga positiva que queda en exceso en el núcleo.
Iones negativos, también llamados aniones, son átomos que han ganado electrones. Cada electrón que ganan es una carga negativa en exceso sobre los protones del núcleo.
Los átomos neutros tienen tantos protones (carga positiva) como electrones (carga negativa). Como ambas partículas tienen la misma carga pero con distinto signo, al tener la misma cantidad de ambas el átomo es neutro. Cuando quitamos electrones quedan más cargas positivas que negativas. Cuando añadimos electrones tenemos más cargas negativas que positivas.
Se utiliza el siguiente sistema de símbolos para representar un átomo o conjunto de átomos:
Donde X será el símbolo del elemento. Z es el número atómico y A el número másico. Como comprenderás no siempre se colocan todos estos símbolos rodeando al elemento, se ponen aquellos que interesan.
Ejemplos:
La
información que podemos extraer de esta representación es la siguiente:- Se trataría del Selenio (Se)
- Tiene de número atómico 34 (Z=34, 34 protones)
- Tiene de número másico 78: A=78, A-Z= n, 78-34=44 neutrones.
- El número de electrones es igual al de protones dado que el átomo es neutro (no pone nada en la esquina superior derecha); por tanto al ser Z=34 tiene 34 protones y tendrá el átomo neutro 34 electrones (e-).
La
información que podemos extraer de esta representación es la siguiente:- Se trataría del Selenio (Se)
- Tiene de número atómico 34 (Z=34, 34 protones)
- Tiene de número másico 78: A=78, A-Z= n, 78-34=44 neutrones.
- El número de electrones no puede ser 34 dado que el átomo está cargado negativamente (ion negativo o anión). El número de electrones es 34 + 2 = 36 e- : 34 electrones (que equilibran a los 34 protones) más dos cargas negativas que tiene, véase esquina superior derecha.
Se llama masa atómica de un elemento a la masa de uno de sus átomos medida en unidades de masa atómica, se representa con los símbolos ‘u’ o ‘uma’. La unidad de masa atómica equivale a 1,66·10-27kg; es decir, 0,00000000000000000000000000166 kg. Equivale a la doceava parte de la masa del isótopo de carbono 12.
Si un elemento tiene varios isótopos, el valor que se toma como masa atómica es el promedio de las masas de los isótopos según su abundancia en la naturaleza.
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Pedro Martínez /
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