La palabra átomo del latín atomusm para el idioma griego se dice ἄτομον, el átomo es la unidad más pequeñas de todos los elementos químico, el cual tiene la particularidad de mantener tanto sus propiedades como su identidad, el átomo es imposible dividirlo para los químicos.
Este concepto de átomo como un bloque básico y indivisible el cual compone la materia de todo el universo, la existencia del átomo no se pudo demostrar hasta llegado el siglo XIX, junto con el desarrollo a través de la física nuclear en el siglo pasado (siglo XX), es cuando se descubre y comprueba que es posible subdividir, al átomo en muy pequeñas partículas.
La Estructura atómica:
Hoy la teoría que es aceptada nos dice que el átomo esta compuesto de un núcleo de carga positiva la cual esta formada por neutrones y protones, son conocidos en su conjunto como nucleolos, donde a su alrededor podemos encontrar una nube de electrones de carga negativa.
El Núcleo atómico:
El nucleo del atomo se forma por nucleolos, estos pueden ser de dos tipos o clases.
Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la del electrón.
Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg).
El más sencillo de los núcleos es el del hidrógeno, se encuentra formado únicamente por un protón.
El núcleo del siguiente elemento en la tabla periódica, el helio, se encuentra formado por dos protones y dos neutrones. La cantidad de protones contenidas en el núcleo del átomo se conoce como número atómico, el cual se representa por la letra Z y se escribe en la parte inferior izquierda del símbolo químico. Es el que distingue a un elementoen química de otro. Según lo descrito anteriormente, el número atómico del hidrógeno es 1 (1H), y el del helio, 2 (2He).
La cantidad total de nucleones que contiene un átomo se conoce como número másico, representado por la letra A y escrito en la parte superior izquierda del símbolo químico. Para los ejemplos dados anteriormente, el número másico del hidrógeno es 1(1H), y el del helio, 4(4He).
Existen también átomos que tienen el mismo número atómico, pero a con distinto número másico, se conocen como isótopos. Por ejemplo, existen tres isótopos naturales del hidrógeno, el protio (1H), el deuterio (2H) y el tritio (3H). Todos poseen las mismas propiedades químicas del hidrógeno, y pueden ser diferenciados únicamente por ciertas propiedades físicas.
Otros términos menos utilizados relacionados con la estructura nuclear son los isótonos, que son átomos con el mismo número de neutrones.
Los isóbaros son atomos que poseen el mismo número másico.
Debido a que los protones tienen cargas positivas se deberían repeler entre sí, sin embargo, el núcleo del átomo mantiene su cohesión debido a la existencia de otra fuerza de mayor magnitud, aunque de menor alcance conocida como la interacción nuclear fuerte.
Continua con:
Interacciones eléctricas entre protones y electrones
Elemento: Átomo que no se puede disociar o dividir, aproximadamente 116, donde 26 se encuentran en el cuerpo con el 96%, el ser humano se compone por CHON (Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno) 3.9% por nueve elementos: Cloro, calcio, sodio, potasio, hierro, azufre, fósforo, magnesio, yodo y el 0.1% restantes por oligoelementos como cobalto, cobre, selenio, litio, etc.
Isótopo: determinado elemento que tiene las mismas características químicas, la diferencia radica en su formación física en el espacio y dado en base al número de neutrones
Numero Atómico: Igual a número de protones.
Peso Atómico:Es la suma de protones y neutrones (Masa Atómica).
Valencia: es la capacidad de un átomo de recibir o donar electrones.
Molécula: Un elemento que no se divide en 2 diferentes solo en si mismo, por ejemplo H2 = H + H.
Compuesto: Conjuntos de elementos que se pueden disociar en distintos elementos, ejemplo H2O = H + H + O. Enlaces: Iónico: Unión de dos elementos por la diferencia de sus cargas (opuestas). Covalente: Estos comparten electrones ( ni donan, ni reciben ).
El núcleo de un átomo es una combinación de aproximadamente igual cantidad de protones y neutrones, que se mantienen unidos por la muy fuertefuerza nuclear.
Nubes de electrones orbitan alrededor del núcleo, atraídas por las cargas positivas de los protones.
Los protones son bariones, una especie de partícula subatómica que también incluye neutrones. Los protones se componen de dos quark arriba y un quark abajo.
Un solo electrón que orbita alrededor de un solo protón es un átomo de hidrógeno simple, el elemento más abundante del universo. Con frecuencia, los electrones de estos átomos de hidrógeno son desplazados mediante un proceso llamado ionización, lo que deja un solo protón.
Tales protones, también llamados iones de hidrógeno (H+), son muy comunes. A causa de sus cargas, estos protones pueden ser acelerados por los campos eléctricos o magnéticos hasta energías muy elevadas y así convertirse en una peligrosa especie de radiación de partículas.
La partícula subatómica más importante, es el Protón.
Los Protones se combinan entre electrones y neutrones para formar atomos.
Veamos sus cargas y tamaños, prácticamente los protones y los neutrones poseen el mismo tamaño, en relación, al neutrón que es más pequeño que los mencionados con anterioridad, la masa del protón, es aproximadamente de 1.836 veces mayor a la masa del electrón, estas se diferencian por 1%. La masa del protón es de 1.6726x 10-24 gms.
Se le llama carga fundamental, elemental o carga de +1, a la carga eléctricamente positiva de los protones.
En cuanto a la carga de los electrones, poseen el mismo valor que la de los protones solo que es negativa teniendo de esta manera una polaridad opuesta, -1, carga fundamental su valor es 1.602 x10-19 Couloumb.
1.- El átomo en la antigüedad
Los filósofos griegos discutieron mucho acerca de la naturaleza de la materia y concluyeron que el mundo era más simple de lo que parecía. Algunas de sus ideas de mayor relevancia fueron:
Leucipo
Demócrito
En el siglo V a. C., Leucipo sostenía que había un sólo tipo de materia y pensaba que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, obtendríamos un trozo que no se podría cortar más. Demócrito llamó a estos trozos átomos («sin división»).
La filosofía atomista de Leucipo y Demócrito podía resumirse en:
1.- Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos e invisibles.
2.- Los átomos se diferencian en su forma y tamaño.
3.- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Empédocles
En el siglo IV a. C., Empédocles postuló que la materia estaba formada por 4 elementos: tierra, aire, agua y fuego.
Aristóteles
Aristóteles, posteriormente, postula que la materia estaba formada por esos 4 elementos pero niega la idea de átomo, hecho que se mantuvo hasta 200 años después en el pensamiento de la humanidad.
1.1.- La teoría atómica de Dalton
En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:
1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos.
Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:
2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.
3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante.
De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones:
– Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.
– Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales.
– Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.
2.- El átomo es divisible
Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas fundamentales más pequeñas.
En esta página puedes ver ejemplos sobre fenómenos de electrización.
Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica. La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio (C).
Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa. dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se atraen.
La materia es eléctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro.
A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón) y de la carga positiva (el protón). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la estructura de la materia:
– El átomo contiene partículas materiales subatómicas.
– Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga eléctrica elemental.
– Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa.
– Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).
3.- Modelos atómicos
En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un modelo será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos experimentales. El modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos; en el momento en que falla, hay que modificarlo.
3.1.- Modelo atómico de Thomson
Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en 1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico. Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones (como las pasas en un pudin).
Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la formación de iones.
– La electrización: Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la responsable de su carga eléctrica negativa o positiva.
– La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene carga neta positiva y se llama catión.
3.2.- Modelo atómico de Rutherford
El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el «Experimento de Rutherford».
En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que cambiar el modelo.
En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo y se observaba que:
– La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección, como era de esperar.
– Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente.
– Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión.
Puedes ver el experimento en este vídeo.
Aquí tienes otra versión interactiva del mismo experimento.
El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que:
– El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi toda la masa.
– La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga negativa de los electrones, que están fuera del núcleo.
– El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.
– Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste por una gran distancia.
3.3.- Los neutrones
La masa de protones y electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto, Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo de los átomos.
Estas partículas fueron descubiertas en 1933 por J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre de neutrones.
Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.
3.4.- Estructura del átomo
Según esto, el átomo quedó constituido así:
– Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los neutrones.
– Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo.
Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.
El agua es el elemento fundamental en la vida del hombre, ya que nuestro cuerpo esta compuesto por un 70% de H2O, si un ser humano dejara de beber agua por mas de 7 días correría peligro su vida, en la edad adulta del ser humano las células en su interior tienen el 60% de este elemento (agua intracelular) extracelular circula por la sangre para bañar los tejidos.
Los nutrientes que tienen combustión en el interior de las células producen reacciones para lograr y obtener energía producidas en pequeñas cantidades de agua. Cuando las grasas se oxidan se produce una mayor formación de agua se podría calcular que 1 gr de agua es el equivalente a cada gr de grasa.
Con la respiración celular el agua producida se llama metabólica, es fundamental para la adaptación en zonas desérticas como por ejemplo el camello puede aguantar meses sin beber ya que utiliza el agua que produce al quemar la grasa acumulada en sus jorobas.
En el caso de los seres humanos la producción de agua metabólica en una dieta normal seria 0,3 litros al día, para evitar una deshidratación es importante ingerir agua a diaria.
Estructura y propiedades del agua.
Como sabemos la molécula de agua esta formada por dos átomos de H y uno de O , los cuales están unidos por dos enlaces covalentes, su forma angular es de 104.5º.
El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno esto hace que atraiga con más fuerza a los electrones de sus enlaces.
Como resultado, la molécula de agua tiene una carga total neutra (igual números de protones = igual número de electrones), esto presenta una simetría en la distribución de sus electrones, y la convierte un una molécula polar.
Estos ángulos crean efectos de polarización eléctrica en las moléculas de agua. El lado con hidrógeno es más positivo que el lado con oxígeno.
Por esta razón, las moléculas de agua no se desarticulan, pero en cambio forman estructuras que cambian de hexagonal a pentagonal y al revés en forma constante en periodos muy cortos de tiempo (10-11 )
El Agua.
El agua es un elemento vivo y no posee ningún ser viviente en ella.
Agua en organismos vivientes.
El agua en un organismo viviente es mucho más compleja que el agua pura o corriente como los científicos la llaman.
Si pensamos que una molécula de proteína esta rodeada de 70.000 moléculas de agua, estas forman tres capas diferentes o por lo menos con estructuras diferenciadas.
Como podemos ver en la imagen, las interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas forman puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de la molécula crea una atracción electrostática sobre las cargas parciales que son positivas de los átomos de hidrógeno de moléculas adyacentes.
A pesar de ser uniones débiles, por cada molécula de agua se distribuyen cuatro moléculas unidas por puentes de hidrógeno dan una estructura reticular (liquida o sólida) son parte de sus propiedades fisioquímicas.
Acciones Disolventes
El agua, es utilizada como solvente por sus propiedades se puede afirmar que es el solvente universal.
Tiene en sus propiedades las más importantes para la vida y esto es debido a su capacidad de formar puentes de hidrógeno.
En los casos de disolución iónica son atraídos los iones de las sales por los dipolos del H2O, estos quedan atrapados y recubiertos por moléculas de agua(solventes) con forma de iones hidratados.
Fuerza de cohesión
Los puentes de hidrógeno son los que sostienen a las moléculas unidas fuertemente, los puentes de hidrógeno forman una estructura liquida compacta.
En algunos animales pueden formar un esqueleto hidrostático porque se comprimen.
Calor específico.
Esto lo podemos relacionar ya que los puentes de hidrógeno, entre moléculas pueden absorber grandes cantidades de calor, los cuales son utilizados para la ruptura de los puentes de hidrógeno debido a que la temperatura es elevada muy lentamente, es así como el citoplasma acuoso sirve de protección ante los cambios de temperatura constante.
Vaporización
Para lograr que el agua se evapore, se debe romper con los puentes de hidrógeno para luego dotar a las moléculas de H2O energía cinética suficiente y es cuando pasamos de la fase liquida a la gaseosa.
Para la evaporación de 1gr de H2O se necesitan 540 calorías, pero a una temperatura superior a los 20Cº a presión de 1 atmósfera.
Que función cumple el agua en nuestro cuerpo.
Formando un medio acuoso donde, todos los procesos metabólicos que nuestro organismo desarrolla.
Se debe al echo de que enzimas, que son agentes proteicos los cuales intervienen para la transformación de sustancias que son utilizadas en el mantenimiento de nuestro organismo unicelular en la obtención de energía y materia propia, es necesario un medio acuoso para que la estructura tridimensional tome una forma activa dora.
Por la elevada evaporación de agua, mantenemos una temperatura regulada, sudando y perdiendo por las mucosas, al ser elevada la temperatura en el ambiente exterior, gracias a esto podemos mantener una temperatura corporal constante y regulada gracias al la evaporación de del agua a través de la piel.
