1.1: La estructura de los átomos
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Un átomo consiste en un núcleo cargado positivamente, rodeado por una o más partículas cargadas negativamente llamadas electrones. Las cargas positivas son iguales a las cargas negativas, por lo que el átomo no tiene carga general; es eléctricamente neutro. La mayor parte de la masa de un átomo está en su núcleo; la masa de un electrón es solo 1/1836 la masa del núcleo más ligero, el del hidrógeno. Aunque el núcleo es pesado, es bastante pequeño en comparación con el tamaño total de un átomo. El radio de un átomo típico es de alrededor de 0.1 a 0.25 nanómetros (nm), mientras que el radio de un núcleo es de aproximadamente 10 -6 nm. * Si un átomo fuera agrandado al tamaño de la tierra, su núcleo tendría solo 200 pies de diámetro y podría descansar fácilmente dentro de un pequeño estadio de fútbol.
| Partícula | Cargar | Masa (amu) |
|---|---|---|
| Protón | +1 | 1.00728 |
| Neutrón | 0 | 1.00867 |
| Electron | -1 | 0.000549 |
El núcleo de un átomo contiene protones y neutrones. Los protones y neutrones tienen masas casi iguales, pero difieren en su carga. Un neutrón no tiene carga, mientras que un protón tiene una carga positiva que equilibra exactamente la carga negativa sobre un electrón. El cuadro 1-1 enumera las cargas de estas tres partículas fundamentales, y da sus masas expresadas en unidades de masa atómica. La unidad de masa atómica (amu) se define como exactamente una doceava parte de la masa del núcleo de un átomo de carbono que consta de seis protones y seis neutrones. Con esta escala, los protones y neutrones tienen masas cercanas, pero no precisamente, a 1 amu cada uno. [Por cuestión de información en este punto, hay aproximadamente 6.022 X 10 23 amu en 1 gramo (g). Este número se conoce como el número de Avogadro, N, y más adelante en el capítulo mostraremos una de las formas en que se puede calcular este número.]
El número de protones en el núcleo de un átomo se conoce como el número atómico, Z. Es lo mismo que el número de electrones alrededor del núcleo, porque un átomo es eléctricamente neutro. El número de masa de un átomo es igual al número total de partículas pesadas: protones y neutrones. Cuando dos átomos están lo suficientemente cerca como para combinarse químicamente para formar enlaces químicos entre sí, cada átomo “ve” principalmente los electrones más externos del otro átomo. De ahí que estos electrones externos sean los factores más importantes en el comportamiento químico de los átomos. Los neutrones en el núcleo tienen poco efecto sobre el comportamiento químico, y los protones son significativos solo porque determinan cuántos electrones rodean el núcleo en un átomo neutro. Todos los átomos con un mismo número atómico se comportan de manera muy similar químicamente y se clasifican como el mismo elemento químico. Cada elemento tiene su propio nombre y un símbolo de una o dos letras (generalmente derivado del nombre inglés o latino del elemento). Por ejemplo, el símbolo para el carbono es C, y el símbolo para el calcio es Ca. El símbolo para el sodio es NA, las dos primeras letras de su nombre latino (y alemán), natrium, para distinguirlo del nitrógeno, N y azufre, S.
Nota
O ne nanómetro equivale a 10 -9 metros (m), o 10 -7 centímetros (cm). Si no está familiarizado con las unidades métricas, consulte el Apéndice 1 para obtener más información sobre el Système International (SI), una versión simplificada del sistema métrico adoptado por científicos de todo el mundo. Generalmente usaremos unidades SI en este libro. Si no está familiarizado con el uso de números exponenciales (notación científica), lea el Apéndice 4.
Ejemplo 1.1.1
¿Cuál es el símbolo atómico del bromo y cuál es su número atómico? ¿Por qué el símbolo del bromo no es solo la primera letra de su nombre? ¿Qué otro elemento se adelanta al símbolo B?
Solución
El número atómico del bromo es 35, y su símbolo es Br; B es el símbolo del boro.
Colaboradores y Atribuciones
R. E. Dickerson, H. B. Gray, and G. P. Haight, Jr. Content was used from "Chemical Principles", an introductory college-level text for General Chemistry with permission of the Caltech library and Harry B. Gray, on behalf of the authors.