Teoría universal del átomo
La teoría atómica de Dalton ha sufrido varias modificaciones menores pero importantes. En primer lugar, Dalton consideraba que los átomos eran indivisibles. Ahora sabemos que los átomos no sólo pueden dividirse, sino que además están compuestos por tres tipos de partículas con propiedades propias y diferentes de las propiedades químicas de los átomos.
La primera partícula subatómica se identificó en 1897 y se denominó electrónPartícula subatómica con carga eléctrica negativa.. Se trata de una partícula extremadamente pequeña, con una masa de unos 9,109 × 10-31 kg. Los experimentos con campos magnéticos demostraron que el electrón tiene carga eléctrica negativa.
Hacia 1920, las pruebas experimentales indicaban la existencia de una segunda partícula. Un protónPartícula subatómica con carga positiva. tiene la misma cantidad de carga que un electrón, pero su carga es positiva, no negativa. Otra diferencia importante entre un protón y un electrón es la masa. Aunque sigue siendo increíblemente pequeña, la masa de un protón es de 1,673 × 10-27 kg, que es casi 2.000 veces mayor que la masa de un electrón. Como las cargas opuestas se atraen (mientras que las cargas semejantes se repelen), los protones atraen a los electrones (y viceversa).
Estructura del átomo
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 que puedan volver a ensamblarse en una molécula más útil.
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 propiedades diferentes según la disposición y el número de sus partículas básicas.
El átomo de hidrógeno (H) sólo contiene un protón, un electrón y ningún neutrón. Esto puede determinarse utilizando el número atómico y el número másico del elemento (véase el concepto sobre números atómicos y números másicos).
Historia del átomo
En 1897, J. J. Thomson descubrió la existencia del electrón, marcando el inicio de la física atómica moderna. Los electrones cargados negativamente siguen un patrón aleatorio dentro de unas envolturas energéticas definidas alrededor del núcleo. La mayoría de las propiedades de los átomos se basan en el número y la disposición de sus electrones. La masa de un electrón es de 9,1 × 10-31 kilogramos.
Uno de los dos tipos de partículas que se encuentran en el núcleo es el protón. La existencia de una partícula con carga positiva, el protón, en el núcleo fue demostrada por Sir Ernest Rutherford en 1919. La carga del protón es igual pero opuesta a la carga negativa del electrón. El número de protones en el núcleo de un átomo determina qué tipo de elemento químico es. Un protón tiene una masa de 1,67 × 10-27 kilogramos.
El neutrón es el otro tipo de partícula que se encuentra en el núcleo. Fue descubierto por el físico británico Sir James Chadwick. El neutrón carece de carga eléctrica y tiene la misma masa que el protón. Al carecer de carga eléctrica, el neutrón no es repelido por la nube de electrones ni por el núcleo, lo que lo convierte en una herramienta útil para sondear la estructura del átomo.
Definición de átomo
Todo átomo está formado por un núcleo y uno o varios electrones ligados a él. El núcleo está formado por uno o varios protones y varios neutrones. Sólo la variedad más común de hidrógeno carece de neutrones.
Todos los sólidos, líquidos, gases y plasmas están compuestos por átomos neutros o ionizados. Los átomos son extremadamente pequeños, normalmente de unos 100 picómetros de diámetro. Son tan pequeños que predecir con exactitud su comportamiento utilizando la física clásica, como si fueran pelotas de tenis por ejemplo, no es posible debido a los efectos cuánticos.
Más del 99,94% de la masa de un átomo se encuentra en el núcleo. Los protones tienen carga eléctrica positiva, los electrones carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica. Si el número de protones y electrones es igual, el átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga total negativa o positiva, respectivamente – tales átomos se llaman iones.
Los electrones de un átomo son atraídos por los protones del núcleo atómico por la fuerza electromagnética. Los protones y neutrones del núcleo se atraen entre sí por la fuerza nuclear. Esta fuerza suele ser más fuerte que la fuerza electromagnética que repele a los protones cargados positivamente entre sí. En determinadas circunstancias, la fuerza electromagnética de repulsión es mayor que la fuerza nuclear. En este caso, el núcleo se divide y deja tras de sí diferentes elementos. Se trata de una forma de desintegración nuclear.