El átomo y partículas subatómicas

El átomo y partículas subatómicas
La curiosidad acerca del tamaño y masa del átomo atrajo a cientos de científicos durante un largo período en
el que la falta de instrumentos y técnicas apropiadas impidió lograr respuestas satisfactorias. Con
posterioridad se diseñaron numerosos experimentos ingeniosos para determinar el tamaño y peso de los
diferentes átomos.
El átomo más ligero, el de hidrógeno, tiene un diámetro de aproximadamente 10-10 m (0,0000000001
m) y una masa alrededor de 1,7 x 10-27 kg (la fracción de un kilogramo representada por 17 precedido de
26 ceros y una coma decimal).
Al hablar del tamaño de un átomo vemos que estamos hablando de algo muy pequeño. Así, si observamos
el diámetro de un átomo, por ejemplo, el del hidrógeno, verás que su medida en metros es tan insignificante
que casi no se puede medir. Y si hablamos de masa, esta es mucho más pequeña, tanto que casi no se
puede pesar.
Con esto ya te imaginarás qué tan diminuto es el mundo de los átomos, y más aún, lo pequeño que será el
interior de un átomo. Para que te hagas una idea, te sugerimos que tomes como ejemplo el sistema
planetario solar y lo representes como un átomo: el Sol representaría el núcleo del átomo y los planetas, que
giran en torno a él, serían los electrones que viajan alrededor del núcleo del átomo.
Los isótopos
Los átomos de un mismo elemento (es decir, con el mismo número de protones) con diferente masa se
conocen como isótopos. En el caso del cloro, existen dos isótopos en la naturaleza. Los átomos de uno de
ellos (cloro 35) tienen una masa atómica cercana a 35, mientras que los del otro (cloro 37) tienen una
masa atómica próxima a 37.
Los experimentos demuestran que el cloro es una mezcla de tres partes de cloro 35 por cada parte de
cloro 37. Esta proporción explica la masa atómica observada en el cloro.
Ångström
Unidad de longitud equivalente a una distancia igual a la cien millonésima parte de un centímetro
(0,000.000.01cm = 10-8cm, expresado en notación exponencial). Es el tamaño
tipico de un atomo.
Atomo
El átomo es la menor porción de un elemento químico que puede ser considerada
como tal. [Su nombre proviene del griego y significa "no divisible". Aunque
inicialmente se pensó que los átomos eran de hecho indivisibles, los
descubrimientos de la fisica del siglo XX revelaron que poseían una estructura
muy compleja a escalas más pequeñas]. Podemos imaginarnos, entonces, que
dividiendo progresivamente un elemento en porciones cada vez más pequeñas
alguna vez llegaremos al átomo. Cuando queremos medir dimensiones,
volúmenes y masas de los átomos, nos enfrentamos a valores extremadamente pequeños, con los que no
estamos acostumbrados a trabajar.
Electrón
Partícula elemental con carga eléctrica negativa y que forma parte de la constitución atómica y nuclear. Su
masa en reposo es de 9,11 x 10-31 Kg, equivalente a 5,5 x 10-4 uma y su carga corresponde a la carga elemental
de 1,6 x 10-19 Coulomb.
Fotón
Es una partícula elemental que representa un cantidad discreta de energía electromagnética. El fotón tiene
carga cero y se conviene que su masa en rasposo es nula. La luz según la teoría cuántica se compone de
fotones que viajan a una velocidad aproximada de 300.000 Km/s.
Neutrón
Partícula elemental de carga cero y masa 1,64 x 10-27 Kg, equivalente a 1,0087 uma. Forma parte de los
núcleos atómicos. Cuando se encuentra libre (sin pertenecer a un núcleo) se desintegra en un protón(+), un
electrón(-) y un neutrino en un tiempo medio de unos 11 minutos.
.
Núcleo
Es la parte más densa del átomo. Está formado por protones y
neutrones, los cuales se mantienen unidos por las llamadas fuerzas
nucleares. Su masa representa a casi la totalidad de la masa atómica. Un
nucleón pesa aproximadamente 1.66 10-24 gramos, es decir que se
necesitan aproximadamente 602.300.000.000.000.000.000.000
nucleones para lograr 1 gramo de
materia.
Numero Atómico
Como los nucleones concentran la casi totalidad de la masa del átomo,
es común llamar "número másico" (o "número de masa") a la cantidad
de nucleones y simbolizar este número con la letra A. En cambio, el
"número atómico" representa la cantidad de protones del núcleo,
simbolizada con la letra Z. Este número es fundamental ya que define las
propiedades químicas de cada átomo, y es igual a la cantidad de electrones que tiene ese átomo cuando es
eléctricamente neutro. Habitualmente, la cantidad de neutrones del núcleo se simboliza con la letra N. Como
es lógico, se cumple que A = Z + N (El numero de nucleones es igual al numero total de protones y el de
neutrones juntos).
Partículas Elementales
Son todas aquellas que forman parte del microcosmo, constituido por átomos y núcleos, están definidas por
sus propiedades de carga y masa (energía).
Protón
Partícula elemental de carga eléctrica positiva que forma parte de la estructura básica del núcleo atómico. Su
masa es de 1,672 x 10-27 Kg, equivalente a 1,0073 uma, y cuya carga es de 1,6 x 10-19 Coulomb. Al contrario
que los neutrones, son estables incluso cuando estan fuera del núcleo
Positrón
Los positrones son electrones positivos. Los positrones tienen igual masa y el mismo valor absoluto de carga
que los electrones, pero la carga eléctrica es positiva. Si colisionan un electrón y un positrón se aniquilan
mutuamente, emitiendo dos rayos gamma, conservando de este modo la energía y el impulso. Este es un caso
en el que claramente se verifica la relación E = m c2 , ya que hay total aniquilación de materia para
convertirse en energía electromagnética (fotones).