componentes del átomo
partículas subatómicas
aunque la palabra átomo originalmente denotaba una partícula que no se puede cortar en partículas más pequeñas, en el uso científico moderno el ‘átomo’ se compone de varias partículas subatómicas. Las partículas básicas de un átomo consisten en el electrón, el protón y, para átomos distintos del hidrógeno-1, el neutrón.,
el electrón es de lejos el menos masivo de estas partículas en 9.11×10-31 kg, con una carga eléctrica negativa y un tamaño que es tan pequeño que actualmente es inconmensurable. Los protones tienen una carga positiva y una masa 1.836 veces la del electrón, a 1,67×10-27 kg, aunque los cambios en la energía de unión atómica pueden reducir esto. Los neutrones no tienen carga eléctrica y tienen una masa libre de 1.839 veces la masa de los electrones. Los neutrones y protones tienen dimensiones comparables, del orden de 2,5×10-15 m, aunque la «superficie» de estas partículas no está muy definida.,
ahora se cree que tanto los protones como los neutrones están compuestos de partículas aún más elementales, llamadas quarks. El quark forma uno de los dos constituyentes básicos de la materia, siendo el otro el leptón, del cual el electrón es un ejemplo. Hay seis tipos diferentes de quarks, y cada uno tiene una carga eléctrica fraccionada de +2/3 o -1/3. Los protones se componen de dos quarks hacia arriba y un quark hacia abajo, mientras que un neutrón consiste en un quark hacia arriba y dos quarks hacia abajo., Los quarks se mantienen unidos por la fuerte fuerza nuclear, mediada por partículas elementales llamadas gluones.
Nucleus
todos los protones y neutrones Unidos en un átomo forman un núcleo atómico denso y masivo, y se denominan colectivamente nucleones. Aunque la carga positiva de los protones hace que se repelan entre sí, están unidos con los neutrones por un potencial atractivo de corto alcance llamado fuerza fuerte residual., El radio de un núcleo es aproximadamente igual a fm, donde A es el número total de nucleones. Esto es mucho más pequeño que el radio del átomo, que es del orden de 105 fm.
los átomos del mismo elemento tienen el mismo número de protones, llamado número atómico. Dentro de un solo elemento, el número de neutrones puede variar, determinando el isótopo de ese elemento. El número de neutrones relativo a los protones determina la estabilidad del núcleo, con ciertos isótopos sometidos a decaimiento radiactivo debido a la fuerza débil.,
el número de protones y neutrones en el núcleo atómico puede ser modificado, aunque esto puede requerir energías muy altas debido a la fuerza fuerte. La fusión Nuclear ocurre cuando protones o neutrones adicionales chocan con el núcleo. La fisión Nuclear es el proceso opuesto, causando que el núcleo emita cierta cantidad de nucleones, generalmente a través de la desintegración radiactiva. El núcleo también puede ser modificado a través del bombardeo por partículas subatómicas de alta energía o fotones., En tales procesos que cambian el número de protones en un núcleo, el átomo se convierte en un átomo de un elemento químico diferente.
la fusión de dos núcleos que tienen números atómicos más bajos que el hierro y el níquel es un proceso exotérmico que libera más energía de la necesaria para unirlos. Es este proceso de liberación de energía lo que hace que la fusión nuclear en las estrellas sea una reacción autosostenible. La pérdida neta de energía de la reacción de fusión también significa que la masa de los núcleos fusionados es menor que la masa combinada de los núcleos individuales., La energía liberada (E) es descrita por la fórmula de equivalencia masa-energía de Albert Einstein, E= mc2, donde m es la pérdida de masa y c es la velocidad de la luz.
La masa del núcleo es menor que la suma de las masas de las partículas separadas. La diferencia entre estos dos valores es la energía de unión del núcleo. Es la energía que se emite cuando las partículas individuales se unen para formar el núcleo. La energía de unión por nucleón aumenta con el aumento del número atómico hasta que se alcanza el hierro o el níquel., Para los núcleos más pesados, la energía de unión comienza a disminuir. Eso significa que los procesos de fusión con núcleos que tienen números atómicos más altos son un proceso endotérmico. Estos núcleos más masivos no pueden sufrir una reacción de fusión productora de energía que pueda sostener el equilibrio hidrostático de una estrella. Eventualmente, con números atómicos suficientemente altos, la energía de enlace se vuelve negativa, lo que resulta en un núcleo inestable.
nube de Electrones
Los electrones forman una mucho más grande nube de electrones que rodean el núcleo., Estos electrones están unidos a los protones en el núcleo por la fuerza electromagnética. El número de electrones asociados con un átomo se cambia más fácilmente, debido a la menor energía de unión de los electrones.
los átomos son eléctricamente neutros si tienen un número igual de protones y electrones. Los átomos que tienen un déficit o un excedente de electrones se llaman iones. Los electrones que están más alejados del núcleo pueden ser transferidos a otros átomos cercanos o compartidos entre átomos., Por este mecanismo los átomos son capaces de unirse en moléculas y otros tipos de compuestos químicos como cristales de red iónica y covalente.
cada electrón en un átomo existe en un estado de energía particular dentro de una región característica sobre el núcleo que está definida por un orbital atómico. Esta función matemática describe el comportamiento ondulatorio del electrón en un estado cuántico particular. El electrón puede cambiar su estado a un nivel de energía más alto absorbiendo un fotón con suficiente energía para impulsarlo al nuevo estado cuántico., Del mismo modo, a través de la emisión espontánea, un electrón en un estado de energía superior puede caer a un estado de energía inferior mientras irradia el exceso de energía como un fotón. Estos valores de energía característicos, definidos por las diferencias en las energías de los estados cuánticos, son responsables de las líneas espectrales atómicas.
La forma de la nube electrónica.
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