atomos

ATOMO:

El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elemental sin propiedades químicas bien definidas. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo (con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

Actualmente se conoce que el átomo está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones

ESTRUCTURA ANATOMICA:

1.    ¿Cómo está constituido un átomo?

Partículas subatómicas

A pesar de que átomo significa ‘indivisible’, en realidad está formado por varias partículas subatómicas. El átomo contiene protones, neutrones y electrones, con la excepción del hidrógeno-1, que no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón, que no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.

El electrón es la partícula más ligera de cuantas componen el átomo, con una masa de 9,11 · 10⁻³¹ kg. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental. Los protones tienen una masa de 1,67 · 10⁻²⁷ kg, 1836 veces la del electrón, y una carga positiva opuesta a la de este. Los neutrones tienen un masa de 1,69 · 10⁻²⁷ kg, 1839 veces la del electrón, y no poseen carga eléctrica. Las masas de ambos nucleones son ligeramente inferiores dentro del núcleo, debido a la energía potencial del mismo; y sus tamaños son similares, con un radio del orden de 8 · 10^-16 m o 0,8 femtómetros (fm).

El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que constituyen un estado ligado de quarks u y d, partículas fundamentales recogidas en el modelo estándar de la física de partículas, con cargas eléctricas iguales a +2/3 y −1/3 respectivamente, respecto de la carga elemental. Un protón contiene dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. Los quarks se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones —del mismo modo que la fuerza electromagnética está mediada por fotones—. Además existen otras partículas subatómicas en el modelo estándar: más tipos de quarks, leptones cargados (similares al electrón), etc.

El núcleo atómico

Los protones y neutrones de un átomo se encuentran ligados en el núcleo atómico, la parte central del mismo. El volumen del núcleo es aproximadamente proporcional al número total de nucleones, el número másico A,⁵ lo cual es mucho menor que el tamaño del átomo, cuyo radio es del orden de 10⁵ fm o 1 ångström (Å). Los nucleones se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear, que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética a distancias cortas, lo cual permite vencer la repulsión eléctrica entre los protones.

Los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones, que se denomina número atómico y se representa por Z. Los átomos de un elemento dado pueden tener distinto número de neutrones: se dice entonces que son isótopos. Ambos números conjuntamente determinan el núclido.

El núcleo atómico puede verse alterado por procesos muy energéticos en comparación con las reacciones químicas. Los núcleos inestables sufren desintegraciones que pueden cambiar su número de protones y neutrones emitiendo radiación. Un núcleo pesado puede fisionarse en otros más ligeros en una reacción nuclear o espontáneamente. Mediante una cantidad suficiente de energía, dos o más núcleos pueden fusionarse en otro más pesado.

En átomos con número atómico bajo, los núcleos con una cantidad distinta de protones y neutrones tienden a desintegrarse en núcleos con proporciones más parejas, más estables. Sin embargo, para valores mayores del número atómico, la repulsión mutua de los protones requiere una proporción mayor de neutrones para estabilizar el núcleo.

Nube de electrones

Los electrones en el átomo son atraídos por los protones a través de la fuerza electromagnética. Esta fuerza los atrapa en un pozo de potencial electrostático alrededor del núcleo, lo que hace necesaria una fuente de energía externa para liberarlos. Cuanto más cerca está un electrón del núcleo, mayor es la fuerza atractiva, y mayor por tanto la energía necesaria para que escape.

Los electrones, como otras partículas, presentan simultáneamente propiedades de partícula puntual y de onda, y tienden a formar un cierto tipo de onda estacionaria alrededor del núcleo, en reposo respecto de este. Cada una de estas ondas está caracterizada por un orbital atómico, una función matemática que describe la probabilidad de encontrar al electrón en cada punto del espacio. El conjunto de estos orbitales es discreto, es decir, puede enumerarse, como es propio en todo sistema cuántico. La nube de electrones es la región ocupada por estas ondas, visualizada como una densidad de carga negativa alrededor del núcleo.

Cada orbital corresponde a un posible valor de energía para los electrones, que se reparten entre ellos. El principio de exclusión de Pauli prohíbe que más de dos electrones se encuentren en el mismo orbital. Pueden ocurrir transiciones entre los distintos niveles de energía: si un electrón absorbe un fotón con energía suficiente, puede saltar a un nivel superior; también desde un nivel más alto puede acabar en un nivel inferior, radiando el resto de la energía en un fotón. Las energías dadas por las diferencias entre los valores de estos niveles son las que se observan en las líneas espectrales del átomo.

LA MASA ATOMICA:

La masa atómica (m_a) es la masa de un átomo, más frecuentemente expresada en unidades de masa atómica unificada. La masa atómica puede ser considerada como la masa total de protones y neutrones (pues la masa de los electrones en el átomo es prácticamente despreciable) en un solo átomo (cuando el átomo no tiene movimiento). La masa atómica es algunas veces usada incorrectamente como un sinónimo de masa atómica relativa, masa atómica media y peso atómico; estos últimos difieren sutilmente de la masa atómica. La masa atómica está definida como la masa de un átomo, que sólo puede ser de un isótopo a la vez, y no es un promedio ponderado en las abundancias de los isótopos. En el caso de muchos elementos que tienen un isótopo dominante, la similitud/diferencia numérica real entre la masa atómica del isótopo más común y la masa atómica relativa o peso atómico estándar puede ser muy pequeña, tal que no afecta muchos cálculos bastos, pero tal error puede ser crítico cuando se consideran átomos individuales. Para elementos con más de un isótopo común, la diferencia puede llegar a ser de media unidad o más (por ejemplo, cloro). La masa atómica de un isótopo raro puede diferir de la masa atómica relativa o peso atómico estándar en varias unidades de masa.

.EL NUMERO ATOMICO:

En química, el número atómico es el número total de protones que tiene el átomo. Se suele representar con la letra Z (del alemán: Zahl, que quiere decir número) y es la identidad del átomo, y sus propiedades vienen dadas por el número de partículas que contiene.

Los átomos de diferentes elementos tienen diferentes números de electrones y protones. Un átomo en su estado natural es neutro y tiene número igual de electrones y protones. Un átomo de sodio Na tiene un número atómico 11, posee 11 electrones y 11 protones. Un átomo de magnesio Mg, tiene número atómico 12, posee 12 electrones y 12 protones, y un átomo de uranio U, que tiene número atómico 92, posee 92 electrones y protones.

Se coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento correspondiente. Por ejemplo, todos los átomos del elemento hidrógeno tienen 1 protón y su Z = 1; esto sería ₁H. Los de helio tienen 2 protones y Z =2; asimismo ₂He. Los de litio, 3 protones y Z = 3,…

Si el átomo es neutro, el número de electrones coincide con el de protones y nos lo da Z. En 1913 Henry Moseley demostró la regularidad existente entre los valores de las longitudes de onda de los rayos X emitidos por diferentes metales tras ser bombardeados con electrones, y los números atómicos de estos elementos metálicos. Este hecho permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden creciente de número atómico. En la tabla periódica los elementos se ordenan de acuerdo a sus números atómicos en orden creciente.

EL PESO ATOMICO:

El peso atómico (también llamado Masa Atómica Relativa) (símbolo: A) es una cantidad física definida como la suma de la cantidad de las masas y del número atómico con el símbolo (Z) de un elemento (de un origen dado) expresados en Unidad de masa atómica o U.M.A. (es decir, a 1/12 de la masa de un átomo de carbono 12). El concepto se utiliza generalmente sin mayor calificación para referirse al peso atómico estándar, que a intervalos regulares publica la International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Se pretende que sean aplicables a materiales de laboratorios normales.
Los valores de estos pesos atómicos estándar están reimpresos en una amplia variedad de libros de texto, catálogos comerciales, pósters, etcétera. Para describir esta cantidad física se puede usar también la expresión masa atómica relativa. Desde por lo menos 1860 y hasta el decenio de 1960, el uso continuado de la locución ha atraído una controversia considerable 

A diferencia de las masas atómicas (las masas de los átomos individuales), los pesos atómicos no son constantes físicas. Varían de una muestra a otra. Sin embargo, en muestras normales son suficientemente constantes para ser de importancia fundamental en química. Se debe no confundir al peso atómico con la masa molecular.

PROTON:

En física, el protón (del griego πρῶτον, prōton ['primero']) es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10^-19 C). Igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 10³⁵ años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse en otras partículas.

El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos. En un átomo, el número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas del átomo y qué elemento químico es. El núcleo del isótopomás común del átomo de hidrógeno (también el átomo estable más simple posible) está formado por un único protón. Al tener igual carga, los protones se repelen entre sí. Sin embargo, pueden estar agrupados por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que a ciertas distancias es superior a la repulsión de la fuerza electromagnética. No obstante, cuando el átomo es grande (como los átomos de Uranio), la repulsión electromagnética puede desintegrarlo progresivamente.

Protón
Estructura de quarks de un protón.
Composición	2 quark arriba, 1 quark abajo
Familia	Fermión
Grupo	Hadrón
Interacción	Gravedad, Débil, Nuclear fuerte o Electromagnética
Símbolo(s)	p, p+
Antipartícula	Antiprotón
Teorizada	William Prout (1815)
Descubierta	Ernest Rutherford (1919)
Masa	1,672 621 777(74)×10−27 kg1 938,272 013(23) MeV/c2
Vida media	1035 años
Carga eléctrica	1,602 176 487 × 10–19 C
Radio de carga	0,875(7) fm
Dipolo eléctrico	<5,4×10−24 e·cm
Polarizabilidad	1,20(6)×10−3 fm3
Momento magnético	2,792847351(28) μN
Polarizabilidad magnética	1,9(5)×10−4 fm3
Espín	1⁄2
Isospín	1⁄2
Paridad	+1
Condensado	I(JP) = 1/2(1/2+)

NEUTRON:

El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.

Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos (885,7 ± 0,8 s);² cada neutrón libre se descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.

El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.

Neutrón
Estructura de quarks de un neutrón.
Composición	2 quark abajo,1 quark arriba,
Grupo	Hadrón
Interacción	Gravedad, Débil,Nuclear fuerte
Símbolo(s)	nº
Antipartícula	Antineutrón
Teorizada	Ernest Rutherford1(1920)
Descubierta	James Chadwick1(1932)
Masa	1,674 927 29(28)×10−27kg 939,565 560(81)MeV/c2 1,008 664 915 6(6) uma
Vida media	885,7(8) s
Carga eléctrica	0
Dipolo eléctrico	<2,9×10−26 e cm
Polarizabilidad	1,16(15)×10−3 fm3
Momento magnético	-1,9130427(5) μN
Polarizabilidad magnética	3,7(20)×10−4 fm3
Espín	1/2
Isospín	-1/2
Paridad	+1
Condensado	I(JP) = 1/2(1/2+)

ELECTRON:

El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον, ámbar), comúnmente representado por el símbolo: e⁻, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón. El momento angular (espín) intrínseco del electrón es un valor semi-entero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.

Electrón e−
La naturaleza de partícula del electrón se demostró por primera vez con un tubo de Crookes. En esta ilustración, un haz de electrones proyecta el perfil en forma de cruz del objetivo contra la cara del tubo.1
Clasificación	Partículas elementales2
Familia	Fermión
Grupo	Leptón
Generación	Primera
Interacción	Gravedad, Electromagnetismo, Nuclear débil
Símbolo(s)	e−
Antipartícula	Positrón
Teorizada	Richard Laming (1838–1851),3 G. Johnstone Stoney (1874) y otros.4 5
Descubierta	J. J. Thomson (1897)6
Masa	9,109 382 91(40)×10−31 kg7 5,485 799 094 6(22)×10−4uma8 0,510998928(11) MeV/c2 9 1822.8884845 (14)−1 unota 1
Carga eléctrica	−1 e −1.602 176 565(35)×10−19C10 nota 2
Momento magnético	−1.00115965218111 μB11
Carga de color	-
Espín	± ½

NEUTRINO:

Los neutrinos (término inventado por el científico italiano Enrico Fermi, que en italiano significa ‘pequeños neutrones’) son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Desde hace unos años se sabe, en contra de lo que se pensaba, que estas partículas tienen masa, pero muy pequeña, y es muy difícil medirla. Hoy en día (2013), se cree que la masa de los neutrinos es inferior a unos 5,5 eV/c², lo que significa menos de una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno.² Su conclusión se basa en el análisis de la distribución de galaxias en el universo y es, según afirman estos científicos, la medida más precisa hasta ahora de la masa del neutrino. Además, su interacción con las demás partículas es mínima, por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla.

La masa del neutrino tiene importantes consecuencias en el modelo estándar de física de partículas, ya que implicaría la posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos existentes en un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos.

Neutrino
Composición	Partícula elemental
Familia	Fermión
Interacción	Débil y Gravedad
Estado	descubierta
Símbolo(s)	ν e , ν μ , ν τ , ν e , ν μ, ν τ
Antipartícula	Antineutrino
Teorizada	ν e (Neutrino electrónico): 1930,Wolfgang Pauli ν μ (Neutrino muónico): final de los años 40 ν τ (Neutrino tauónico): a mediados de los años 70
Descubierta	ν e: Clyde Cowan y Frederick Reines (1956) ν μ: Leon Lederman, Melvin Schwartz y Jack Steinberger(1962) ν τ: DONUT collaboration (2000)
Tipos	3: Neutrino electrónico, Neutrino muónico y Neutrino tauónico
Masa	ν e: < 2 eV ν μ: < 190 keV ν τ: < 18,2 MeV1
Carga eléctrica	0 e
Espín	1/2
Hipercarga débil	-1

POSITRON:

El positrón o antielectrón es una partícula elemental, antipartícula del electrón. Posee la misma cantidad de masa y carga eléctrica; sin embargo, esta es positiva. No forma parte de la materia ordinaria, sino de la antimateria, aunque se producen en numerosos procesos radio-químicos como parte de transformaciones nucleares.

Esta partícula fue predicha por Paul Dirac en el año de 1928, para luego ser descubierta en el año 1932 por el físico norteamericano Anderson al fotografiar las huellas de los rayos cósmicos en una cámara de niebla.

En la actualidad, los positrones son rutinariamente producidos en la Tomografía por emisión de positrones usados en las instalaciones hospitalarias.

Positrón e+
Fotografía en una cámara de niebla por C.D. Anderson, del primer positrón identificado. Una lámina de plomo de 6 mm separa la mitad superior de la cámara de la mitad inferior. El positrón debe haber venido de abajo ya que la parte superior de la pista se dobla con mayor fuerza en el campo magnético lo que indica una menor energía.
Clasificación	Partículas elementales
Familia	Fermión
Grupo	Leptón
Generación	Primera
Interacción	Gravedad, Electromagnetismo, Nuclear débil
Símbolo(s)	β+, e+
Partícula	Electrón
Teorizada	Paul Dirac (1928)
Descubierta	Carl David Anderson(1932)
Masa	9,10938215 × 10−31 kg 1/1822,88849 uma
Carga eléctrica	1,602176487 × 10−19 C1
Momento magnético	−1.00115965218111 μB
Carga de color	-
Espín	± 1/2