2.1: Electrones, protones, neutrones y átomos
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| Partícula elemental | Cargar | Masa |
|---|---|---|
| Protón | +1 | 1 |
| Neutrón | 0 | 1 |
| Electron | −1 | ~0 |
El elemento hidrógeno tiene los átomos más simples, cada uno con un solo protón y un electrón. El protón forma el núcleo, mientras que el electrón orbita alrededor de él. Todos los demás elementos tienen neutrones así como protones en su núcleo, como el helio, que se representa en la Figura\(\PageIndex{1}\). Los protones cargados positivamente tienden a repelerse entre sí, pero los neutrones ayudan a mantener unido el núcleo. El número de protones es el número atómico, y el número de protones más neutrones es la masa atómica. Para el hidrógeno, la masa atómica es 1 porque hay un protón y no hay neutrones. Para el helio, es 4: dos protones y dos neutrones.
Para la mayoría de los 16 elementos más ligeros (hasta oxígeno) el número de neutrones es igual al número de protones. Para la mayoría de los elementos restantes hay más neutrones que protones porque se necesitan neutrones adicionales para mantener el núcleo unido superando la repulsión mutua del creciente número de protones concentrados en un espacio muy pequeño. Por ejemplo, el silicio tiene 14 protones y 14 neutrones. Su número atómico es 14 y su masa atómica es 28. El isótopo más común del uranio tiene 92 protones y 146 neutrones. Su número atómico es 92 y su masa atómica es 238 (92 + 146).
Un átomo de helio se representa en la Figura\(\PageIndex{1}\). El punto en el medio es el núcleo, y la nube circundante representa dónde podrían estar los dos electrones en cualquier momento. Cuanto más oscura sea la sombra, más probabilidades hay de que haya un electrón ahí. El átomo de helio tiene aproximadamente 1 angstrom de ancho. Un angstrom (Å) es de 10 −10 metros (m). El núcleo de helio tiene aproximadamente 1 femtometría transversal. Un femtometría (fm) es de 10 −15 m. En otras palabras, la nube de electrones de un átomo de helio es aproximadamente 100.000 veces más grande que su núcleo. Stanley Park en Vancouver está a unos 2 km de ancho. Si Stanley Park fuera un átomo de helio, el núcleo sería del tamaño de una nuez.
Los electrones que orbitan alrededor del núcleo de un átomo están dispuestos en conchas, también conocidas como “niveles de energía”. El primer caparazón puede contener solo dos electrones, mientras que el siguiente caparazón contiene hasta ocho electrones. Las conchas posteriores pueden contener más electrones, pero la capa más externa de cualquier átomo no contiene más de ocho electrones. Como veremos, los electrones en la capa más externa juegan un papel importante en la unión entre átomos. Las configuraciones de capa electrónica para 29 de los primeros 36 elementos se listan en el Cuadro 2.2.
| [Saltar tabla] | ||||||
| Element | Símbolo | Atómico No. | Número de Electrones en la 1ª Cáscara | Número de Electrones en la 2ª Cáscara | Número de Electrones en la 3ª Cáscara | Número de Electrones en la 4ta Cáscara |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hidrógeno | H | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| Helio * | Él | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| Litio | Li | 3 | 2 | 1 | 0 | 0 |
| Berilio | Be | 4 | 2 | 2 | 0 | 0 |
| Boro | B | 5 | 2 | 3 | 0 | 0 |
| Carbono | C | 6 | 2 | 4 | 0 | 0 |
| Nitrógeno | N | 7 | 2 | 5 | 0 | 0 |
| Oxígeno | O | 8 | 2 | 6 | 0 | 0 |
| Flúor | F | 9 | 2 | 7 | 0 | 0 |
| Neón* | Ne | 10 | 2 | 8 | 0 | 0 |
| Sodio | Na | 11 | 2 | 8 | 1 | 0 |
| Magnesio | Mg | 12 | 2 | 8 | 2 | 0 |
| Aluminio | Al | 13 | 2 | 8 | 3 | 0 |
| Silicio | Si | 14 | 2 | 8 | 4 | 0 |
| Fosforo | P | 15 | 2 | 8 | 5 | 0 |
| Azufre | S | 16 | 2 | 8 | 6 | 0 |
| Cloro | Cl | 17 | 2 | 8 | 7 | 0 |
| Argón * | Ar | 18 | 2 | 8 | 8 | 0 |
| Potasio | K | 19 | 2 | 8 | 8 | 1 |
| Calcio | Ca | 20 | 2 | 8 | 8 | 2 |
| Scandium | Sc | 21 | 2 | 8 | 9 | 2 |
| Titanio | Ti | 22 | 2 | 8 | 10 | 2 |
| Vanadio | V | 23 | 2 | 8 | 11 | 2 |
| Cromo | Cr | 24 | 2 | 8 | 13 | 1 |
| Manganeso | Mn | 25 | 2 | 8 | 13 | 2 |
| Hierro | Fe | 26 | 2 | 8 | 14 | 2 |
| . | . | . | . | . | . | . |
| Selenio | Se | 34 | 2 | 8 | 18 | 6 |
| Bromo | Br | 35 | 2 | 8 | 18 | 7 |
| Criptón* | Kr | 36 | 2 | 8 | 18 | 8 |
Atribuciones de medios
- Figura\(\PageIndex{1}\): Átomo de helio QM. © Yzmo. CC BY-SA.