El átomo es la unidad más pequeña en la que se puede dividir la materia sin la liberación de partículas cargadas eléctricamente. También es la unidad más pequeña de materia que tiene las propiedades características de un elemento químico. Como tal, el átomo es el componente básico de la materia. Los átomos son extremadamente pequeños, por lo que no se pueden ver a simple vista o con un microscopio normal. La mayor parte del espacio en un átomo está vacío. El resto consiste en un núcleo de protones y neutrones con carga positiva rodeado por una nube de electrones con carga negativa. El núcleo es pequeño y denso en comparación con los electrones, que son las partículas cargadas más ligeras de la naturaleza. Los electrones son atraídos a cualquier carga positiva por su fuerza eléctrica. En un átomo, las fuerzas eléctricas unen los electrones al núcleo.
Cada átomo está compuesto por un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está formado por uno o más protones y varios neutrones. Más del 99,94 % de la masa de un átomo se encuentra en el núcleo.
Composición de un átomo
Debido a la naturaleza de la mecánica cuántica, ninguna teoría individual ha sido completamente satisfactoria para visualizar las diversas características del átomo, lo que obliga a los físicos a utilizar imágenes complementarias del átomo para explicar diferentes propiedades. En algunos aspectos, los electrones de un átomo se comportan como partículas que orbitan alrededor del núcleo. En otros, los electrones se comportan como ondas alrededor del núcleo. Estos patrones de onda se conocen como orbitales . Y estos orbitales tienen la máxima probabilidad de tener electrones. El comportamiento de un átomo está fuertemente influenciado por estas propiedades orbitales, y sus propiedades químicas están determinadas por agrupaciones orbitales conocidas como capas .
En palabras simples, la estructura de un átomo puede describirse como similar a nuestro planeta solar en el que el planeta gira alrededor del sol. Como el planeta gira alrededor del sol con el sol como centro. De manera similar, los electrones giran alrededor del núcleo. Y como el sol es más pesado que todos los planetas del sistema solar. De manera similar, el núcleo contiene la mayor parte de la masa del átomo. Pero también hay una diferencia en que el sol tiene una cantidad suficiente de tamaño en nuestro sistema solar y, por otro lado, el tamaño del núcleo es casi insignificante con respecto al átomo.
modelo atómico
Variación en el número de protones, electrones y neutrones en diferentes átomos
El átomo de cada elemento difiere en el número de electrones, protones y neutrones. A medida que avanzamos en la tabla periódica, el número atómico aumenta. Y de manera similar, el número de protones, neutrones, electrones también aumenta y, en consecuencia, aumenta el tamaño.
Electrón: El electrón es una partícula subatómica, cuya carga eléctrica es negativa una carga elemental. Los electrones pertenecen a la primera generación de la familia de partículas de leptones y generalmente se piensa que son partículas elementales porque no tienen componentes ni subestructura conocidos.
Protón: Un protón es una partícula subatómica, símbolo p o p⁺, con una carga eléctrica positiva de +1e carga elemental y una masa ligeramente menor que la de un neutrón. Los protones y neutrones, cada uno con masas de aproximadamente una unidad de masa atómica, se denominan conjuntamente «nucleones».
Neutrón: El neutrón es la partícula en el núcleo atómico con una masa = 1 y carga = 0. Los neutrones se encuentran junto con los protones en el núcleo atómico. El número de neutrones en un átomo determina su isótopo.
Aunque un neutrón tiene una carga eléctrica neutra neta, consta de componentes cargados que se anulan entre sí con respecto a la carga.
Puede haber principalmente tres tipos de cambios en el elemento:
- Cuando se cambia la cantidad de protones en un átomo, cambiará el átomo de un elemento a otro diferente.
- Si cambias el número de electrones en un átomo, obtendrás un ion del elemento.
- Si se cambia el número de neutrones sin cambiar el número de protones y electrones, se forman isótopos. La diferencia en el número de neutrones entre los distintos isótopos de un elemento significa que los distintos isótopos tienen masas diferentes.
Con el efecto combinado general, podemos decir que los átomos de diferentes elementos tienen diferente número de protones, neutrones y electrones.
Consideremos ahora los siguientes ejemplos para entender el concepto mencionado anteriormente:
Ejemplo 1: Carbono (C)
El número de protones en un átomo de carbono = 6
El número de electrones en un átomo de carbono = 6
El número de neutrones en un átomo de carbono = 6
La figura que se muestra a continuación muestra la estructura del átomo de carbono que tiene 6 protones y 6 neutrones en el centro rodeados por 6 electrones.
átomo de carbono
Ejemplo 2: Hidrógeno (H)
El número de protones en un átomo de hidrógeno = 1
El número de electrones en un átomo de hidrógeno = 1
El número de neutrones en un átomo de hidrógeno = 0
La figura que se muestra a continuación muestra la estructura de un átomo de hidrógeno que tiene protones individuales en el centro y un electrón que gira a su alrededor.
Átomo de hidrógeno
Ejemplo 3: Sodio
El número de protones en un átomo de sodio = 11
El número de electrones en un átomo de sodio = 11
El número de neutrones en un átomo de sodio = 12
La figura que se muestra a continuación muestra la estructura del átomo de sodio que tiene 11 protones y 12 neutrones en el centro rodeados por 11 electrones.
átomo de sodio
Ejemplo 4: Neón
El número de protones en un átomo de neón = 10
El número de electrones en un átomo de neón = 10
El número de neutrones en un átomo de neón = 10
La figura que se muestra a continuación muestra la estructura del átomo de neón, que es un gas inerte que tiene 10 protones y 10 neutrones en el centro rodeados por 10 electrones.
átomo de neón
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Calcular el número de protones, electrones, neutrones en el bromo con número atómico 35 y número de masa 80.
Responder:
Paso 1: En este paso encontraremos el número de protones de la muestra dada:
Número de protones de una muestra = Número atómico del elemento = 35
Paso 2: En este paso encontraremos el número de electrones de la muestra dada:
Número de electrones de una muestra = Número de protones = 35
Paso 3: En este paso encontraremos el número de neutrones de la muestra dada:
Número de neutrones de una muestra = (Número másico – Número atómico) del elemento
Número de neutrones de una muestra = 80 – 35 = 45
Entonces, aquí tenemos nuestros valores requeridos.
Los valores son:
Número de protones, p = 35
Número de neutrones, n = 45
Número de electrones, e = 35
Pregunta 2: Calcular el número de electrones, protones y neutrones en titanio (número atómico = 22, número de masa = 48).
Responder:
La fórmula para calcular el número de neutrones es:
Número de neutrones = (A – Z)
dónde,
A = número de masa
Z = número atómico
Como el número atómico del titanio es 22, lo que significa que el número de protones o electrones en este elemento también es 22.
Cálculo del número de neutrones en titanio (Ti) de la siguiente manera:-
Dado que Número atómico (Z) de Ti = 22, Número de masa (A) de Ti = 48
Número de neutrones = (A – Z)
Número de neutrones en Ti = (48 – 22) = 26
Por tanto, el número de electrones, protones y neutrones en el titanio son 22, 22 y 26 respectivamente.
Pregunta 3: Encuentra el número de protones, electrones y neutrones en el núcleo de 13 Al 27 .
Responder:
Masa atómica (A) = 27
Número atómico (Z) = 13
Entonces, número de protones = 13
Número de neutrones = (A – Z)
neutrón = 27−13=14
electrón = 13
Pero, solo hay protones y neutrones en el núcleo.
Entonces, 13 protones, 14 neutrones y ningún electrón están presentes en el núcleo de Al.
Pregunta 4: Encuentra el número total de protones, electrones y neutrones en 12 g de 6 C 12 .
Responder:
6 C 12 contiene 6 N A protones, 6 N A electrones y 6 N A neutrones.
donde N A es el número de Avogadro.
Dado que 1 g elemento contiene 1 mol de átomos y,
1 mol = 6.023 × 10 23
Entonces, número total de partículas = 18N A
=18 × 6.023 × 10 23
=1.08 × 10 25
Entonces, el número total de electrones, protones y neutrones es 1.08 x 10 25 .
Pregunta 5: ¿Cuál es el número de masa del berilio con 5 neutrones?
Responder:
A través de la tabla periódica, al observar en secuencia encontrarás que el número atómico del berilio es 4.
Dado , el número de neutrones es 5.
Número de masa = número atómico + número de neutrones
= 5+4
= 9
Entonces, el número de masa del berilio con 5 neutrones es 9.
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Artículo escrito por devansh1712thakur y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA