Resumen de la estructura atómica
Los átomos están formados por partículas llamadas protones, neutrones y electrones, que son los responsables de la masa y la carga de los átomos.
Objetivos de aprendizaje
Discutir las propiedades electrónicas y estructurales de un átomo
Puntos clave
Puntos clave
- Un átomo se compone de dos regiones: el núcleo, que está en el centro del átomo y contiene protones y neutrones, y la región exterior del átomo, que mantiene sus electrones en órbita alrededor del núcleo.
- Los protones y los neutrones tienen aproximadamente la misma masa, unos 1,67 × 10-24 gramos, que los científicos definen como una unidad de masa atómica (amu) o un Dalton.
- Cada electrón tiene una carga negativa (-1) igual a la carga positiva de un protón (+1).
- Los neutrones son partículas sin carga que se encuentran dentro del núcleo.
Términos clave
- Átomo: La menor cantidad posible de materia que aún conserva su identidad como elemento químico, formada por un núcleo rodeado de electrones.
- Protón: Partícula subatómica con carga positiva que forma parte del núcleo de un átomo y determina el número atómico de un elemento. Pesa 1 amu.
- Nutrón: Partícula subatómica que forma parte del núcleo de un átomo. No tiene carga. Su masa es igual a la de un protón o pesa 1 amu.
Un átomo es la unidad más pequeña de materia que conserva todas las propiedades químicas de un elemento. Los átomos se combinan para formar moléculas, que luego interactúan para formar sólidos, gases o líquidos. Por ejemplo, el agua está compuesta por átomos de hidrógeno y oxígeno que se han combinado para formar moléculas de agua. Muchos procesos biológicos se dedican a descomponer las moléculas en los átomos que las componen para poder reensamblarlas en una molécula más útil.
Partículas atómicas
Los átomos están formados por tres partículas básicas: protones, electrones y neutrones. El núcleo (centro) del átomo contiene los protones (con carga positiva) y los neutrones (sin carga). Las regiones más externas del átomo se denominan envolturas electrónicas y contienen los electrones (con carga negativa). Los átomos tienen diferentes propiedades según la disposición y el número de sus partículas básicas.
El átomo de hidrógeno (H) contiene sólo un protón, un electrón y ningún neutrón. Esto se puede determinar utilizando el número atómico y el número másico del elemento (ver el concepto sobre números atómicos y números másicos).
Estructura de un átomo: Los elementos, como el helio, representado aquí, están formados por átomos. Los átomos están formados por protones y neutrones situados dentro del núcleo, con electrones en orbitales que rodean el núcleo.
Masa atómica
Los protones y los neutrones tienen aproximadamente la misma masa, unos 1,67 × 10-24 gramos. Los científicos definen esta cantidad de masa como una unidad de masa atómica (amu) o un Dalton. Aunque su masa es similar, los protones tienen carga positiva, mientras que los neutrones no tienen carga. Por lo tanto, el número de neutrones de un átomo contribuye significativamente a su masa, pero no a su carga.
Los electrones tienen una masa mucho más pequeña que los protones, ya que sólo pesan 9,11 × 10-28 gramos, o aproximadamente 1/1800 de una unidad de masa atómica. Por lo tanto, no contribuyen mucho a la masa atómica total de un elemento. Cuando se considera la masa atómica, es habitual ignorar la masa de cualquier electrón y calcular la masa del átomo basándose únicamente en el número de protones y neutrones.
Los electrones contribuyen en gran medida a la carga del átomo, ya que cada electrón tiene una carga negativa igual a la carga positiva de un protón. Los científicos definen estas cargas como «+1» y «-1». En un átomo neutro sin carga, el número de electrones que orbitan alrededor del núcleo es igual al número de protones dentro del núcleo. En estos átomos, las cargas positivas y negativas se anulan entre sí, dando lugar a un átomo sin carga neta.
| Protons, Neutrons, and Electrons | |||
|---|---|---|---|
| Charge | Mass (amu) | Location | |
| Proton | +1 | 1 | nucleus |
| Neutron | 0 | 1 | nucleus |
| Electron | −1 | 0 | orbitals |
Both protons and neutrons have a mass of 1 amu and are found in the nucleus. However, protons have a charge of +1, and neutrons are uncharged. Electrons have a mass of approximately 0 amu, orbit the nucleus, and have a charge of−1.
Exploring Electron Properties: Compara el comportamiento de los electrones con el de otras partículas cargadas para descubrir propiedades de los electrones como la carga y la masa.
Volumen de los átomos
Contabilizando los tamaños de los protones, neutrones y electrones, la mayor parte del volumen de un átomo -más del 99%- es, de hecho, espacio vacío. A pesar de todo este espacio vacío, los objetos sólidos no se limitan a atravesar unos a otros. Los electrones que rodean a todos los átomos están cargados negativamente y hacen que los átomos se repelan entre sí, impidiendo que ocupen el mismo espacio. Estas fuerzas intermoleculares impiden que se caiga a través de un objeto como la silla.
Interactivo: Construye un átomo: Construye un átomo con protones, neutrones y electrones, y observa cómo cambian el elemento, la carga y la masa. A continuación, juega a un juego para poner a prueba tus ideas.