1. UNIONES ENTRE ÁTOMOS. 1.1. ESTRUCTURA ATÓMICA. 1.1.1. PARTÍCULAS FUNDAMENTALES. Cuando Dalton propuso su teoría atómica, tenía la idea de que los átomos eran indivisibles, de que no había nada más pequeño que un átomo. No podía estar más equivocado. En la actualidad se conocen cientos de partículas Joseph John Thomson. Descubridor del electrón en 1897 subatómicas, menores que un átomo, muchas de las cuales se descomponen y desaparecen en una fracción de segundo. Estudiarlas es difícil e importante, y se realiza en gigantescos aparatos, llamados aceleradores de partículas. Uno de los más importantes es el CERN, que se encuentra en Ginebra y en el que participa España. No todas las partículas subatómicas aparecen en el átomo, pero hay tres que siempre están presentes. Son las que se descubrieron antes y las más Ernest Rutherford. Descubridor del protón en 1911 importantes: electrón, protón y neutrón. James Chadwick. Descubridor del neutrón en 1932 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 1
El electrón tiene una masa de 9 10-28 g, se necesitarían más de mil cuatrillones de electrones para hacer un gramo, y una carga negativa de 1.6 10-16 C. El protón tiene la misma carga que el electrón, pero positiva, y su masa es 1836 veces mayor. El neutrón, no tiene carga eléctrica, y su masa es 1838 veces la del electrón. El neutrón es un poco más pesado que el protón. 1.1.2. NÚCLEO ATÓMICO. El átomo no es homogéneo. Está formado, fundamentalmente, por vacío en el que se sitúan las partículas subatómicas. Ocupando una porción minúscula del átomo, en su centro, se sitúa el núcleo atómico. El átomo tiene un radio de 0.1 nm (0.0000000001 m) y el núcleo de 1 pm (0.000000000000001 m); si el átomo tuviera el tamaño de un campo de fútbol, el núcleo mediría un milímetro, como la cabeza de un alfiler. El núcleo atómico está formado por protones y neutrones, así que su carga eléctrica siempre es positiva, procedente de los protones, y tiene casi la totalidad de la masa del átomo, ya que protones y neutrones tienen mucha más masa que los electrones. 2 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA
El número de protones del núcleo atómico determina la clase de elemento de la que se trata, ya que todos los átomos del mismo elemento tienen, en su núcleo, el mismo número de protones. Sin embargo, pueden diferir en el número de neutrones: se trata de isótopos. Si dos núcleos tienen distinto número de protones pertenecen a elementos diferentes. Los isótopos ocupan el mismo sitio en la tabla periódica El número de protones que hay en el núcleo se llama número atómico, y se representa mediante la letra Z. El número total de protones y neutrones se llama número másico, y se representa mediante la letra A. El número de protones que hay en el núcleo se llama número atómico, y se representa mediante la letra Z. El número total de protones y neutrones se llama número másico, y se representa mediante la letra A. Cuando se menciona un núcleo determinado, debe indicarse tanto su número másico como su número atómico. Los dos números de deben poner delante del símbolo del elemento considerado, el número atómico como subíndice y el número másico como superíndice. Símbolo del elemento Número másico:suma del número de protones y neutrones del núcleo A E Z Número atómico: Número de protones del núcleo PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 3
El símbolo, y el elemento, queda determinado por el número de protones: número atómico Conocido el número atómico y el número másico, podemos determinar los protones y neutrones que forman el núcleo: Supongamos que Z = 10 y A = 18. Como el número atómico es el número de protones, por definición, sabemos que el número de protones será: p = 10 El número másico, A es la suma de protones y neutrones, así que: p + n = 18 Y como sabemos que p = Z = 10, sustituyendo: 10 + n = 18 n = 18 10 n = 8 Es decir, que el núcleo tendrá 10 protones y 8 neutrones. También se puede calcular a la inversa: Supongamos que el núcleo de un átomo tiene 15 protones y 20 neutrones. Como el número atómico es el número de protones, por definición, sabemos que el número atómico será: 4 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA
Z = 15 El número másico, A es la suma de protones y neutrones, así que: A = p + n Y como sabemos que p = 15 y que n = 20, sustituyendo: A = 15 + 20 A = 35 Es decir, que el número atómico vale 15 y el número másico 35. 1.1.3. CORTEZA ELECTRÓNICA. Siendo, como es, el núcleo atómico tan pequeño, y concentrando en él la carga positiva y la mayor parte de la masa, el resto del átomo podría considerarse como espacio vacío. En ese espacio vacío, a gran distancia comparada con el tamaño del núcleo, se mueven los electrones. El número de electrones que se mueven en la corteza es igual que el de protones que hay en el núcleo. Así, como tienen cargas opuestas, el átomo resulta neutro, sin carga eléctrica. Pero los electrones de la corteza pueden perderse o ganarse con relativa facilidad. Cuando el átomo pierde un electrón, adquiere carga positiva y se convierte en un ión positivo o catión. Si, por el contrario, gana un electrón, adquiere carga negativa y se convierte en un ión negativo o anión. PROYECTO ANTONIO DE ULLOA 5
Es esta posibilidad de ganar, perder o, incluso, compartir electrones, lo que origina que los átomos se unan unos a otros y formen moléculas, conjuntos de átomos unidos. 6 PROYECTO ANTONIO DE ULLOA