Estrutura e Composição do Átomo

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¿Qué es un átomo? 
Por Tim Sharp, Editor de referencias | 8 de agosto de 2017 a las 06:22 p. M. ET 
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Estructura de un átomo de berilio: cuatro protones, cuatro neutrones y cuatro 
electrones. 
Crédito: general-fmv Shutterstock 
Los átomos son las unidades básicas de la materia y la estructura definitoria de los 
elementos. El término "átomo" proviene de la palabra griega para indivisible, porque 
una vez se pensó que los átomos eran las cosas más pequeñas del universo y no 
podían dividirse. Ahora sabemos que los átomos están formados por tres partículas: 
protones, neutrones y electrones, compuestos por partículas incluso más pequeñas, 
como los quarks. 
Los átomos fueron creados después del Big Bang hace 13.700 millones de años. A 
medida que el nuevo universo caliente y denso se enfriaba, las condiciones se 
volvieron adecuadas para la formación de quarks y electrones. Quarks se unieron para 
formar protones y neutrones, y estas partículas se combinaron en núcleos. Todo esto 
tuvo lugar dentro de los primeros minutos de la existencia del universo, según 
el CERN . 
 
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Tomó 380,000 años para que el universo se enfriara lo suficiente como para ralentizar 
los electrones, de modo que los núcleos pudieran capturarlos para formar los 
primeros átomos. Los primeros átomos fueron principalmente hidrógeno y helio, que 
siguen siendo los elementos más abundantes en el universo. La gravedad 
eventualmente causó que las nubes de gas se fusionaran y formaran estrellas, y 
átomos más pesados fueron (y aún son) creados dentro de las estrellas y enviados a 
través del universo cuando la estrella explotó (supernova). 
Partículas atómicas 
http://www.shutterstock.com/gallery-1463852p1.html
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https://home.cern/about/physics/early-universe
Los protones y los neutrones son más pesados que los electrones y residen en el 
núcleo en el centro del átomo. Los electrones son extremadamente livianos y existen 
en una nube que orbita el núcleo. La nube de electrones tiene un radio 10,000 veces 
mayor que el núcleo. 
Los protones y neutrones tienen aproximadamente la misma masa. Sin embargo, un 
protón pesa más de 1.800 electrones. Los átomos siempre tienen la misma cantidad de 
protones y electrones, y la cantidad de protones y neutrones suele ser la 
misma. Agregar un protón a un átomo crea un nuevo elemento, mientras que agregar 
un neutrón forma un isótopo, o una versión más pesada, de ese átomo. 
Núcleo 
El núcleo fue descubierto en 1911 por Ernest Rutherford, un físico de Nueva Zelanda, 
que en 1920 propuso el nombre de protón para las partículas del átomo con carga 
positiva. Rutherford también teorizó que también había una partícula neutral dentro 
del núcleo, que James Chadwick, un físico británico y estudiante de Rutherford, pudo 
confirmar en 1932. 
Prácticamente toda la masa del átomo reside en el núcleo. Los protones y neutrones 
que componen el núcleo tienen aproximadamente la misma masa (el protón es un 
poco menor) y tienen el mismo momento angular, de acuerdo con el Laboratorio 
Nacional Lawrence Berkeley. 
El núcleo se mantiene unido por la "fuerza fuerte", una de las cuatro fuerzas básicas de 
la naturaleza. Esta fuerza entre los protones y los neutrones supera la fuerza eléctrica 
repulsiva que, de acuerdo con las reglas de la electricidad, empujaría a los protones de 
otra manera. Algunos núcleos atómicos son inestables porque la fuerza de unión varía 
para diferentes átomos según el tamaño del núcleo. Estos átomos se descompondrán 
en otros elementos, como el carbono 14 que se descompone en nitrógeno 14. 
Protones 
Los protones son partículas con carga positiva que se encuentran dentro de los 
núcleos atómicos. Rutherford los descubrió en experimentos con tubos de rayos 
catódicos conducidos entre 1911 y 1919. Los protones son ligeramente más pequeños 
en masa que los neutrones con una masa relativa de 0.9986 (en comparación con la 
masa del neutrón que es 1) o alrededor de 1.673x10 -27 kg. 
La cantidad de protones en un átomo define qué elemento es. Por ejemplo, los átomos 
de carbono tienen seis protones, los átomos de hidrógeno tienen uno y los átomos 
de oxígeno tienen ocho. La cantidad de protones en un átomo se conoce como el 
número atómico de ese elemento. La cantidad de protones en un átomo también 
determina el comportamiento químico del elemento. La Tabla Periódica de los 
Elementos organiza elementos en orden de aumentar el número atómico. 
https://www.livescience.com/28698-facts-about-carbon.html
https://www.livescience.com/28698-facts-about-carbon.html
https://www.livescience.com/28466-hydrogen.html
https://www.livescience.com/28466-hydrogen.html
https://www.livescience.com/28738-oxygen.html
https://www.livescience.com/25300-periodic-table.html
https://www.livescience.com/25300-periodic-table.html
Tres quarks componen cada protón: dos quarks "hacia arriba" (cada uno con una 
carga positiva de 2/3) y un quark "hacia abajo" (con una carga negativa de 1/3) - y se 
mantienen unidos por otras partículas subatómicas llamadas gluones, que no tienen 
masa 
Electrones 
Los electrones son pequeños en comparación con los protones y neutrones, más de 
1.800 veces más pequeños que un protón o un neutrón. Los electrones tienen una 
masa relativa de 0.0005439 (en comparación con la masa de un neutrón que es 1) o 
aproximadamente 9.109x10 -31 kg. 
JJ Thomson, un físico británico, descubrió el electrón en 1897. Originalmente conocido 
como "corpúsculos", los electrones tienen una carga negativa y son atraídos 
eléctricamente por los protones con carga positiva. Los electrones rodean el núcleo 
atómico en las vías llamadas orbitales, una idea que fue presentada por Erwin 
Schrödinger, un físico austríaco, en la década de 1920. Hoy en día, este modelo se 
conoce como el modelo cuántico o el modelo de nube de electrones. Los orbitales 
internos que rodean al átomo son esféricos, pero los orbitales externos son mucho 
más complicados. 
La configuración electrónica de un átomo es la descripción orbital de las ubicaciones 
de los electrones en un átomo típico. Usando la configuración electrónica y los 
principios de la física, los químicos pueden predecir las propiedades de un átomo, 
como la estabilidad, el punto de ebullición y la conductividad. 
Típicamente, solo las cáscaras de electrones más externas importan en química. La 
notación interna de la capa de electrones a menudo se trunca reemplazando la 
descripción orbital de mano dura con el símbolo de un gas noble entre 
paréntesis. Este método de notación simplifica enormemente la descripción de 
moléculas grandes. 
Por ejemplo, la configuración electrónica para berilio (Be) es 1s 2 2s 2 , pero está 
escrita [He] 2s 2 . [Él] es equivalente a todos los orbitales de electrones en un átomo 
de helio . Las letras, s, p, d y f designan la forma de los orbitales y el superíndice indica 
el número de electrones en ese orbital. El uranio, como otro ejemplo, tiene una 
configuración electrónica de 
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4e14 5d 10 6p 67s 2 5f 4 , que se puede 
simplificar a [RN] 7s 2 5f 4 . 
Neutrones 
https://www.livescience.com/28641-beryllium.html
https://www.livescience.com/28552-facts-about-helium.html
El neutrón se usa como una comparación para encontrar la masa relativa de protones 
y electrones (por lo que tiene una masa relativa de 1) y tiene una masa física de 
1,6749x10 -27 kg. 
La existencia del neutrón fue teorizada por Rutherford en 1920 y descubierta por 
Chadwick en 1932. Se encontraron neutrones durante los experimentos cuando los 
átomos fueron disparados a una delgada lámina de berilio. Se lanzaron partículas 
subatómicas sin carga: el neutrón. 
Los neutrones son partículas sin carga que se encuentran en todos los núcleos 
atómicos (excepto en el caso del hidrógeno-1). La masa de un neutrón es ligeramente 
más grande que la de un protón. Como los protones, los neutronestambién están 
hechos de quarks: un quark "arriba" (con una carga positiva de 2/3) y dos quarks 
"abajo" (cada uno con una carga negativa de 1/3). 
Isótopos 
 
La cantidad de neutrones en un núcleo determina el isótopo de ese elemento. Por 
ejemplo, el hidrógeno tiene tres isótopos conocidos: protio, deuterio y tritio. Protium, 
simbolizado como 1 H, es simplemente hidrógeno ordinario; tiene un protón y un 
electrón y no neutrones. El deuterio (D o 2 H) tiene un protón, un electrón y un 
neutrón. El tritio (T o 3H) tiene un protón, un electrón y dos neutrones. 
Historia del átomo 
La teoría del átomo data, por lo menos, ya en 440 aC a Demócrito, un científico y 
filósofo griego. Es probable que Demócrito haya construido su teoría de los átomos 
sobre el trabajo de los filósofos del pasado, según Andrew G. Van Melsen, autor de "De 
Atomos a Atom: La historia del concepto Atom". Por ejemplo, Parménides, maestro de 
Demócrito, es conocido por proponer el principio de identidad. Este principio, que 
establece que "todo lo que es, juntos forma el ser", condujo a otros filósofos, incluido 
Demócrito, a avanzar en su trabajo, que finalmente condujo a la teoría atómica. 
La explicación de Demócrito del átomo comienza con una piedra. Una piedra cortada a 
la mitad da dos mitades de la misma piedra. Si la piedra fuera cortada continuamente, 
en algún punto existiría una pieza de piedra lo suficientemente pequeña como para 
que ya no pueda ser cortada. El término "átomo" proviene de la palabra griega para 
indivisible, que Demócrito concluyó debe ser el punto en el cual un ser (cualquier 
forma de materia) ya no puede ser dividido. Su explicación incluía las ideas de que los 
átomos existen separados unos de otros, que hay una cantidad infinita de átomos, que 
los átomos son capaces de moverse, que pueden combinarse para crear materia pero 
no fusionarse para convertirse en un átomo nuevo, y que no se puede dividir Sin 
embargo, porque la mayoría de los filósofos de la época, especialmente el influyente 
Aristóteles, creían que toda la materia se creaba desde la tierra, el aire, 
John Dalton, un químico británico, se basó en las ideas de Demócrito en 1803 cuando 
presentó su propia teoría atómica, según el departamento de química de la 
Universidad de Purdue . La teoría de Dalton incluía varias ideas de Demócrito, como 
que los átomos son indivisibles e indestructibles y que diferentes átomos se unen para 
crear toda la materia. Las adiciones de Dalton a la teoría incluían las ideas de que 
todos los átomos de un elemento eran idénticos, que los átomos de un elemento 
tienen diferentes pesos y propiedades que los átomos de otro elemento, que los 
átomos no pueden ser creados o destruidos, y que la materia está formada por átomos 
combinando en números enteros simples. 
Thomson, el físico británico que descubrió el electrón en 1897, demostró que los 
átomos en realidad se pueden dividir, de acuerdo con la Fundación de Patrimonio 
Químico . Pudo determinar la existencia de partículas cargadas negativamente al 
estudiar las propiedades de la descarga eléctrica en tubos de rayos catódicos. Según el 
documento de Thomson de 1897 , los rayos se desviaron dentro del tubo, lo que 
demostró que hay algo que se cargó negativamente dentro del tubo de vacío. En 1899, 
Thomson publicó una descripción de su versión del átomo, comúnmente conocida 
como el "modelo de budín de ciruela", según un artículo de 2013.por Giora Hon y 
Bernard R. Goldstein publicado en la revista Annalen der Physik. El modelo del átomo 
de Thomson incluía una gran cantidad de electrones suspendidos en algo que 
producía una carga positiva que le daba al átomo una carga neutra general, que se 
asemejaba a un postre británico popular que tenía pasas suspendidas en una bola 
redonda similar a una torta. 
El siguiente científico que modificó y progresó aún más el modelo atómico fue 
Rutherford, que estudió con Thomson, según el departamento de química de la 
Universidad de Purdue . En 1911, Rutherford publicó su versión del átomo, que incluía 
un núcleo cargado positivamente que está orbitado por electrones. Este modelo surgió 
cuando Rutherford y sus ayudantes dispararon partículas alfa en finas láminas de 
oro. (Una partícula alfa está formada por dos protones y dos neutrones, todos unidos 
por la misma fuerza nuclear fuerte que une el núcleo de cualquier átomo, según el 
Laboratorio Jefferson). 
Los científicos notaron que un pequeño porcentaje de las partículas alfa se 
dispersaron en ángulos muy grandes con respecto a la dirección original del 
movimiento, mientras que la mayoría pasó a través de apenas perturbado. Rutherford 
fue capaz de aproximarse al tamaño del núcleo del átomo de oro, descubriendo que es 
al menos 10.000 veces más pequeño que el tamaño del átomo entero, y gran parte del 
átomo es espacio vacío. El modelo del átomo de Rutherford sigue siendo el modelo 
básico que se usa hoy en día, a pesar de sus limitaciones. 
Varios otros científicos promovieron el modelo atómico, incluido Niels Bohr (basado 
en el modelo de Rutherford para incluir propiedades de electrones basados en el 
espectro de hidrógeno), Erwin Schrödinger (desarrolló el modelo cuántico del átomo), 
Werner Heisenberg (afirmó que no se puede conocer tanto el posición y velocidad de 
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/history/dalton.html
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/history/dalton.html
https://www.chemheritage.org/historical-profile/joseph-john-j-j-thomson
https://www.chemheritage.org/historical-profile/joseph-john-j-j-thomson
http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/EP/thomson_pm_44_293_97.pdf
http://onlinelibrary.wiley.com/store/10.1002/andp.201300732/asset/andp201300732.pdf?v=1&t=j5zuxm06&s=2b7824dcaa691ff94c73785d1827a206d5493861
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/history/gold.html
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/history/gold.html
http://education.jlab.org/qa/radbegin_04.html
https://www.livescience.com/32016-niels-bohr-atomic-theory.html
un electrón simultáneamente), y Murray Gell-Mann y George Zweig 
(independientemente desarrollaron la teoría de que los protones y los neutrones 
estaban compuestos de quarks). 
Informes adicionales de Rachel Ross, colaboradora de Live Science 
 
	¿Qué es un átomo?
	Partículas atómicas
	Núcleo
	Protones
	Electrones
	Neutrones
	Isótopos
	Historia del átomo