1. Estructura anatomica
1.1. El atomo: estructura y propiedades
Estructura:
En el atomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
- El núcleo es la parte central del atomo y contiene
partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no
poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un
neutrón.
Todos los atomos de un elemento químico
tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este
número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los
demas, es el número atómico y se representa con la letra Z
- La corteza es la parte exterior del
atomo. En ella se encuentran los electrones,
con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran
alrededor del
núcleo. La masa de un electrón es unas
2000 veces menor que la de un protón.
Los atomos son eléctricamente neutros, debido a
que tienen igual número de protones que de electrones.
Así, el número atómico también coincide con el
número de electrones |
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Propiedades
Masa
La mayor parte de la masa del
atomo viene de los nucleones, los protones y neutrones del núcleo. También
contribuyen en una pequeña parte la masa de los electrones, y la
energía de ligadura de los nucleones, en virtud de la equivalencia entre
masa y energía. La unidad de masa que se utiliza habitualmente
para expresarla es la unidad de masa atómica (u). Esta se define como la doceava parte de
la masa deun atomo neutro de carbono-12 libre, cuyo núcleo
contiene 6 protones y 6 neutrones, y equivale a 1
· 10-27 kg aproximadamente. En comparación el protón y el
neutrón libres tienen una masa de 1,007 y 1,009 u. La masa de un
atomo es entonces aproximadamente igual al número de nucleones en
su núcleo —el número masico— multiplicado por
la unidad de masa atómica. El atomo estable mas pesado es
el plomo-208, con una masa de 207 u.[8]
En química se utiliza también el mol como unidad de masa. Un
mol de atomos de cualquier elemento equivale siempre al mismo
número de estos (6,022 · 1023), lo cual implica que un mol de
atomos de un elemento con masa atómica de 1 u pesa
aproximadamente 1 gramo. En general, un mol de
atomos de un cierto elemento pesa de forma aproximada tantos gramos como la masa atómica
de dicho elemento.
Tamaño
Artículo principal: Radio atómico.
Los atomos no estan delimitados por una frontera clara, por lo que su tamaño se equipara con el de su
nube electrónica. Sin embargo, tampoco puede
establecerse una medida de esta, debido a las propiedades ondulatorias de los
electrones. En la practica, se define el radio atómico
estimandolo en función de algún fenómeno
físico, como
la cantidad y densidad de atomos en un volumen dado, o la distancia
entre dos núcleos en una molécula.
Los diversos métodos existentes arrojan valores para el radio
atómico de entre 0,5 y 5 Å. Dentro de la tabla periódica de
los elementos, eltamaño de los atomos tiende a disminuir a lo
largo de un periodo —una fila—, para aumentar súbitamente al
comienzo de uno nuevo, a medida que los electrones ocupan niveles de
energía mas altos.[9]
Las dimensiones del atomo son miles de veces mas pequeñas
que la longitud de onda de la luz (400-700 nm) por lo que estos no pueden ser
observados utilizando instrumentos ópticos. En comparación, el
grosor de un cabello humano es equivalente a un
millón de atomos de carbono. Si una manzana fuera del tamaño de la Tierra, los atomos en ella
serían tan grandes como
la manzana original 10]
Niveles de energía
Artículos principales: Nivel de energía y Línea espectral.
Un electrón ligado en el atomo posee una
energía potencial inversamente proporcional a su distancia al
núcleo y de signo negativo, lo que quiere decir que esta aumenta con la
distancia. La magnitud de esta energía es la cantidad necesaria para
desligarlo, y la unidad usada habitualmente para expresarla es el
electrónvoltio (eV). En el modelo mecanocuantico solo hay un conjunto discreto de estados o niveles en los que un
electrón ligado puede encontrarse —es decir, enumerables—,
cada uno con un cierto valor de la energía. El nivel con el valor
mas bajo se denomina el estado fundamental, mientras que el resto se
denominan estados excitados.
Cuando un electrón efectúa una
transición entre dos estados distintos, absorbe o emite un fotón,
cuya energía es precisamente ladiferencia entre los dos niveles. La
energía de un fotón es proporcional a su
frecuencia, así que cada transición se corresponde con una banda
estrecha del
espectro electromagnético denominada línea espectral.
Cada elemento químico posee un espectro de
líneas característico. Estas se detectan como líneas de emisión en la
radiación de los atomos del
mismo. Por el contrario, si se hace pasar radiación con un espectro de frecuencias continuo a través de
estos, los fotones con la energía adecuada son absorbidos. Cuando los
electrones excitados decaen mas tarde, emiten en direcciones aleatorias,
por lo que las frecuencias características se observan como líneas
de absorción oscuras. Las medidas
espectroscópicas de la intensidad y anchura de estas líneas
permite determinar la composición de una sustancia.
Algunas líneas espectrales se presentan muy juntas
entre sí, tanto que llegaron a confundirse con una sola
históricamente, hasta que fue descubierta su subestructura o estructura
fina. La causa de este fenómeno se encuentra en
las diversas correcciones a considerar en la interacción entre los
electrones y el núcleo. Teniendo en cuenta tan solo la fuerza
electrostatica, ocurre que algunas de las configuraciones electrónicas
pueden tener la misma energía aun siendo distintas. El
resto de pequeños efectos y fuerzas en el sistema
electrón-núcleo rompe esta redundancia o degeneración,
dando lugar a la estructura fina. Estos incluyen lascorrecciones
relativistas al movimiento de electrón, la interacción de su
momento magnético con el campo eléctrico y con el núcleo,
etc.[11]
Ademas, en presencia de un campo externo los niveles de energía
se ven modificados por la interacción del electrón con este, en
general produciendo o aumentando la división entre los niveles de
energía. Este fenómeno se conoce como efecto Stark en
el caso de un campo eléctrico, y efecto Zeeman en el caso de un campo
magnético.
Las transiciones de un electrón a un nivel
superior ocurren en presencia de radiación electromagnética
externa, que provoca la absorción del
fotón necesario. Si la frecuencia de dicha radiación es muy alta, el fotón es muy energético y el
electrón puede liberarse, en el llamado efecto fotoeléctrico.
Las transiciones a un nivel inferior pueden ocurrir de
manera espontanea, emitiendo la energía mediante un fotón
saliente; o de manera estimulada, de nuevo en presencia de radiación. En
este caso, un fotón «entrante»
apropiado provoca que el electrón decaiga a un nivel con una diferencia
de energía igual a la del
fotón entrante. De este modo, se emite un
fotón saliente cuya onda asociada esta sincronizada con la del primero, y en la
misma dirección. Este fenómeno es la base del laser.
Interacciones eléctricas entre protones y electrones
Antes del experimento de Rutherford la comunidad científica aceptaba el
modelo atómico de Thomson, situación que varió
después de la experienciade Rutherford.
Los modelos posteriores se basan en una estructura de los atomos con una
masa central cargada positivamente rodeada de una nube de carga negativa 12]
Este tipo de estructura del atomo
llevó a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se
moverían alrededor del
núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una
partícula cargada acelerada, como
sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría
radiación electromagnética, perdiendo energía. Las leyes
de Newton, junto con las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo aplicadas
al atomo de Rutherford llevan a que en un tiempo del orden de 10−10
s, toda la energía del atomo se habría radiado, con la
consiguiente caída de los electrones sobre el núcleo.[13]
1.2. particulas subatomicas: proton, electron,
neutron, numero atomico, masa atomica y numero de masa
1.3. ley periodica, clasificacion y propiedades de los
elementos
2.Reacciones y ecuacciones quimicas
1. Tipos de reacciones quimicas
2. Tipos de ecuacciones quimicas
3. Velocidad de reaccion y teoria de colisiones
3.Enlaces quimicos
1. Conceptos fundamentales: niveles de energia electronica, orbitales
atomicos y configuraciones electronicas
2. Tipos de enlace: ionico, covalente, quimico e intermolecular
3. Comparacion de propiedades fisicas de las sustancias ionicas y covalentes:
solubilidad, punto de ebullicion y punto de fusion.
4.
