ÁTOMOS

ÁTOMOS
reflexiona
Nuestro mundo está lleno de diversidad. Existe
una variedad asombrosa en todos los materiales,
sustancias y seres vivos que existen en la Tierra.
Observa la imagen de la derecha. Incluso en un
pequeño acuario, existe una gran variedad, desde las
plantas verdes hasta los peces naranjas, desde las
rocas rosadas hasta el vidrio transparente.
Aun así, todas las cosas en la Tierra tienen algo en
común. Todo está hecho de materia y toda la materia
está formada por átomos. ¿De qué están hechos los
átomos? ¿Todos los átomos tienen la misma estructura?
Estructura atómica
Recuerda que la materia es algo que tiene masa y ocupa
elemento: sustancia
espacio. Imagina que tienes un trozo de oro puro, que es
formada por un solo
un elemento. El trozo de oro contiene muchos millones de
tipo de átomo
átomos individuales. Un átomo es la partícula más pequeña de
un elemento que no se puede desintegrar más sin cambiar las
propiedades del elemento. Un átomo de oro es muy pequeño, demasiado pequeño para
verlo. Sin embargo, un solo átomo de oro tiene las mismas propiedades que cualquier otro
átomo de oro.
Todos los átomos tiene la misma disposición general. Un átomo contiene un núcleo,
que está en el centro del átomo. Un átomo también tiene un área de espacio que rodea
al núcleo llamada nube de electrones. Las partículas más pequeñas del átomo, que se
conocen como partículas subatómicas, se llaman protones, neutrones y electrones.
¿qué piensas?
Observa la imagen de la derecha. ¿Puedes identificar el núcleo y la
nube de electrones? ¿Qué crees que representan las esferas azules,
rojas y grises?
Ubicación y carga de las partículas subatómicas
Los protones, neutrones y electrones se diferencian según su ubicación
en el átomo y sus cargas eléctricas.
•Neutrón: Los neutrones no tienen carga eléctrica. Son neutros. Los neutrones también
están en el núcleo del átomo y están representados por las esferas grises en el
diagrama atómico anterior.
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ÁTOMOS
•Protón: Los protones son partículas con carga positiva. Están en el núcleo del átomo
y están representados por las esferas rojas en el diagrama atómico anterior. Como
los protones son las únicas partículas cargadas en el núcleo, el núcleo de un átomo
siempre tiene carga positiva.
•Electrón: Los electrones son partículas con carga negativa. Se mueven en
trayectorias llamados órbitas, dentro de la nube de electrones que rodean el núcleo.
Los electrones están en constante movimiento. Las esferas azules en el diagrama
atómico anterior representan a los electrones.
Los diferentes átomos tienen combinaciones diferentes de partículas subatómicas.
Sin embargo, hay algunas reglas generales sobre la carga eléctrica de un átomo. Si la
cantidad de protones es igual a la cantidad de electrones, el átomo no tiene carga eléctrica
y es neutro. En otras palabras, las cargas positivas y negativas se equilibran. Si hay
más protones que electrones, el átomo tiene carga positiva. Si hay más electrones que
protones, el átomo tiene carga negativa. La cantidad de neutrones en un átomo no afecta
la carga general del átomo porque los neutrones no tienen carga.
Analicemos un ejemplo específico. Imagina que un átomo tiene 6 protones y 7 neutrones
y en general tiene carga neutra. Sabemos que los 7 neutrones no afectan la carga general
del átomo. También sabemos que, debido a que el átomo es neutro, debe tener la misma
cantidad de protones y electrones. Por lo tanto, podemos llegar a la conclusión de que este
átomo tiene 6 electrones.
¡atención!
A medida que circulan por la parte externa del
núcleo, los electrones giran mil millones de veces
por segundo. Debido a la velocidad extremadamente
alta a la que se mueven, la trayectoria en que viajan
los electrones no es la misma cada vez. Como se
muestra en el diagrama de la derecha, en lugar
de viajar en una trayectoria exacta, los electrones
parecen existir en una nube alrededor del núcleo.
Masa atómica
Los protones y los neutrones tienen masas similares; cada protón y neutrón tiene
una masa de aproximadamente 1.67 x 10–27 kg. La masa de un electrón es todavía
más pequeña: 9.11 x 10–31 kg. Recuerda que los protones y los neutrones están en
el núcleo del átomo, que es donde se ubica la mayor parte de la masa del átomo. La
masa atómica es la masa promedio de todos los protones y neutrones en el átomo. Los
electrones son tan pequeños que no cambian la masa del átomo. Sin embargo, ocupan
una gran cantidad del volumen del átomo.
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ÁTOMOS
La siguiente fórmula se puede usar para hallar la masa atómica promedio donde P =
número de protones y N = número de neutrones:
P + N = masa atómica promedio
¿qué piensas?
Imagina que conoces la cantidad de protones que hay en un átomo. ¿Qué otra información
necesitarías para determinar la masa del átomo? Explica tu razonamiento.
Descubrimientos de la ciencia: Vista moderna del átomo
Debido a su tamaño, el átomo es muy difícil de estudiar. Muchos científicos tardaron
muchos años en formular el modelo actual del átomo.
A fines del siglo XIX, J. J. Thomson, un científico
inglés, elaboró la teoría de que los átomos están
formados por partículas con cargas diferentes. Usó
un instrumento especial que podía detectar partículas
cargadas para identificar los electrones con cargas
negativas.
Thomson propuso un modelo de “pudín de ciruelas”
del átomo. Pensó que un átomo estaba hecho
de electrones que estaban rodeados por un mar
de carga positiva. En el modelo de Thomson, los
electrones eran las “ciruelas” y la carga positiva era el
pudín.
J. J. Thomson propuso el
modelo de “pudín de ciruelas”
del átomo.
Varios años más tarde, otro científico llamado
Ernest Rutherford descubrió el núcleo del átomo.
Rutherford elaboró la teoría de que si el modelo de Thomson era correcto, y si los
electrones y protones están esparcidos de manera uniforme en todo el átomo, entonces
la masa también se distribuye de manera uniforme en todo el átomo. Rutherford hizo
un experimento en el que disparó rayos de partículas de alta velocidad hacia una capa
delgada de átomos de oro. Algunas de las partículas rebotaron casi directamente hacia
atrás, lo que llevó a Rutherford a concebir la idea de que la mayor parte de la masa y la
carga positiva del átomo se ubica en el centro.
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Aportaciones posteriores a estas teorías atómicas incluyeron la identificación de electrones
en órbitas que rodean el núcleo por parte de Niels Bohr y Max Planck. La combinación del
trabajo de muchos científicos formó lo que hoy en día conocemos como la teoría atómica
moderna.
¿Qué tanto sabes?
Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. Lee las características
de estas partículas subatómicas en la siguiente tabla. Decide si cada característica
describe a los protones, neutrones o electrones. Luego escribe cada característica en la
sección correcta del diagrama de Venn de la página siguiente.
Características de las partículas subatómicas
•Tienen carga negativa
•Tienen carga positiva
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•Tienen la masa más pequeña de las
partículas subatómicas
•Están ubicados en el núcleo
•Cuando son iguales, el átomo es neutro
•Fueron descubiertos por J. J. Thomson
•Están ubicados en órbitas que rodean al
núcleo
•Forman la masa del átomo
•Son partículas subatómicas
•No tienen carga
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conéctese con su hijo
Crear un modelo atómico
Para ayudar a su hijo a aprender más
acerca de los átomos, trabajen juntos para
crear su propio modelo atómico. Necesitará
los siguientes materiales:
•1 plato de papel
Estas son algunas preguntas sobre las que
puede comentar con su hijo:
•¿Dónde colocaste cada partícula
subatómica? ¿Por qué?
•1 marcador
•¿Cuál es la carga teórica de tu modelo
atómico? Explica tu razonamiento.
•Protones: 6 trozos de alimento circulares
de color rojo, como chocolates cubiertos
de caramelo o trozos de cereal redondos
•¿Qué fórmula matemática puedes usar
para calcular la masa atómica de tu
átomo?
•Neutrones: 6 trozos de alimento
circulares de color amarillo; use un
alimento similar al alimento que usó para
los protones
•¿Cuáles son algunas de las limitaciones
de tu modelo?
•Electrones: 6 trozos de alimento
circulares de color verdes; si es posible,
use un alimento que sea levemente más
pequeño que los alimentos que usó para
los protones y neutrones
•Pegamento
Pida a su hijo que dibuje un círculo en el
centro del plato de papel con el marcador
y pregúntele qué representa esto.
(Representa el núcleo). Pregunte a su hijo
qué representa el resto del plato de papel.
(Representa la nube de electrones). Luego,
pida a su hijo que pegue los protones,
neutrones y electrones en sus lugares
correctos dentro del modelo atómico.
Luego, pida a su hijo que rotule el núcleo, la
nube de electrones y, por último, un protón,
un neutrón y un electrón.
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