1.S: Medidas y Estructura Atómica (Resumen)

• La materia se define como cualquier sustancia que tenga masa. La materia está compuesta por átomos que se construyen principalmente a partir de neutrones, protones y electrones. Los neutrones no tienen carga, los protones, llevan una carga positiva, y los electrones, tienen una carga negativa.
• La masa de átomos y partículas subatómicas se mide usando unidades de masa atómica (abreviadas amu); los protones y neutrones tienen una masa de un amu, y la masa de un electrón es insignificante.
• El neutrón y el protón están en el centro del átomo en el núcleo. Prácticamente toda la masa del átomo reside en el núcleo. Los electrones se colocan en una nube difusa que rodea el núcleo.
• La nube de electrones lleva una carga neta negativa y en un átomo neutro siempre hay tantos electrones en esta nube como protones en el núcleo.
• La identidad de un átomo se define por el número de protones en su núcleo; cada tipo único de átomo se denomina elemento. Los elementos con el mismo número de protones, pero diferentes números de neutrones en su núcleo se denominan isótopos. La masa atómica de un elemento es el promedio ponderado de las masas de cada uno de estos isótopos.
• Cada elemento es referido usando su símbolo químico, que es una abreviatura de su nombre (muchos símbolos se basan en nombres latinos o griegos).
• El símbolo atómico de un elemento consiste en el símbolo químico con el número atómico del elemento como subíndice, precediendo al símbolo químico, y directamente encima de éste, un superíndice que muestra el número de masa para el isótopo particular del elemento.
• La masa atómica promedio para un elemento puede calcularse como la suma de la fracción de cada isótopo dentro de la abundancia natural, multiplicada por el número de masa de ese isótopo; o, masa atómica promedio = f ₁ M ₁ + f ₂ M 2 + f ₃ M ₃...
• El número de protones en el núcleo de un elemento se denomina número atómico de ese elemento. Los elementos se organizan típicamente en orden de números atómicos crecientes en la tabla periódica. En la tabla periódica, las filas horizontales se llaman periodos y las columnas verticales se denominan grupos.
• Típicamente en las ciencias, se muestran números muy grandes o muy pequeños usando notación científica (notación exponencial) donde se muestra un número n como producto de ese número y 10, elevado a algún exponente x; es decir, (n × 10 ^x).
• En el sistema SI (o métrico), la unidad para la distancia es el metro (m), kilogramo (kg) se utiliza para la masa y segundo (s) para el tiempo. El volumen de una sustancia es una unidad derivada basada en el metro, y un metro cúbico (m ³) se define como el volumen de un cubo que es exactamente 1 metro en todos los bordes. Típicamente, en el laboratorio, la masa se expresa en gramos (g) (¹/₁₀₀₀ de un kilogramo) y el centímetro cúbico (cc) es para describir el volumen. Un centímetro cúbico es un cubo que mide ¹/₁₀₀ metros en cada borde. Para líquidos y gases, el volumen generalmente se describe usando el litro, donde un litro (L) se define como 1000 centímetros cúbicos.
• Las unidades base SI se representan típicamente usando la abreviatura para la unidad misma, precedida por un prefijo métrico, donde el prefijo métrico representa la potencia de 10 por la que se multiplica la unidad base.
• Al convertir entre unidades métricas, un algoritmo simple implica tomar una medida dada y multiplicarla por una proporción o razón conocida para dar un resultado teniendo la unidad métrica, o dimensión, que estabas tratando de encontrar.
• En una medición en ciencia, se estima el último dígito que se reporta, y este dígito se llama el dígito menos significativo; esto, junto con el número total de dígitos exactos más el dígito estimado se denomina número de cifras significativas en la medición. Al identificar el número de cifras significativas en una medición, se excluyen todos los ceros iniciales. Se incluyen ceros rodeados de dígitos distintos de cero y, para los números con un punto decimal, también se incluyen ceros finales. Si un número no tiene un punto decimal, no se incluyen los ceros finales. Un número escrito en notación científica incluye todos los dígitos significativos en n; (n × 10 ^x).
• Según el modelo cuántico del átomo, los electrones residen en siete niveles cuánticos diferentes, denotados por el número cuántico principal n, donde n tiene un valor de uno a siete, correspondiente a las siete filas de la tabla periódica. La primera fila (n = 1) puede acomodar dos electrones; la segunda fila (n = 2) puede acomodar ocho electrones; la tercera fila (n = 3), dieciocho, hasta un máximo de 2 n ² para los elementos conocidos.
• La teoría cuántica también nos dice que los electrones en un nivel de energía dado residen dentro de subniveles (o subcapas). Los subniveles para cualquier nivel dado se identifican por las letras, s, p, d y f y el número cuántico para el nivel, escrito como 1s ² 2s ² 2p ⁵, etc. Cada uno de los subniveles también está asociado con un orbital, donde un orbital es simplemente una región del espacio donde es probable que se encuentre el electrón.
• Al agregar electrones a los subniveles, las reglas de Hund establecen que cada orbital en una subcapa está ocupado individualmente con un electrón antes de que cualquier orbital esté doblemente ocupado, y todos los electrones en orbitales ocupados individualmente tienen el mismo giro (mostrado usando flechas “arriba y abajo”). Los electrones se agregan en orden de aumentar la energía del subnivel, no necesariamente en orden numérico.