4.7: Átomo

Figura\(\PageIndex{1}\) (Crédito: NIST, Joseph Stroscio et. al.; Fuente: Commons Wikimedia, STM Imagen de un solo átomo de Co (opens in new window) [commons.wikimedia.org]; Licencia: Dominio público)

¿Qué podría ser esta superficie azul montañosa? ¿Tienes alguna idea? La respuesta es un solo átomo del elemento cobalto. La imagen fue creada usando un microscopio de túnel de barrido. Ningún otro microscopio puede hacer imágenes de cosas tan pequeñas como átomos. ¿Qué tan pequeños son los átomos? Lo descubrirás en esta lección.

¿Qué son los átomos?

Los átomos son los bloques de construcción de la materia. Son las partículas más pequeñas de un elemento que aún tienen las propiedades del elemento. Los elementos, a su vez, son sustancias puras, como el níquel, el hidrógeno y el helio, que componen todo tipo de materia. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos en que tienen el mismo número de protones, uno de los bloques de construcción de los átomos (ver más abajo). También son diferentes de los átomos de todos los demás elementos, ya que los átomos de diferentes elementos tienen diferente número de protones.

Tamaño de los átomos

A diferencia de los ladrillos, los átomos son extremadamente pequeños. El radio de un átomo está muy por debajo de 1 nanómetro, que es una billonésima parte de metro. Si un tamaño tan pequeño es difícil de imaginar, considera esto: billones de átomos cabrían dentro del periodo al final de esta frase. Aunque todos los átomos son muy pequeños, los elementos varían en el tamaño de sus átomos. La siguiente figura compara los tamaños de átomos de más de 40 elementos diferentes. Los elementos de la figura están representados por símbolos químicos, como H para hidrógeno y He para helio. Por supuesto, los átomos reales son mucho más pequeños que los círculos que los representan en la siguiente figura.

Figura\(\PageIndex{2}\) (Crédito: Zachary Wilson; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CC BY-NC 3.0 (opens in new window))

P: ¿Qué elemento de la figura anterior tiene los átomos más grandes?

R: El elemento en la figura con los átomos más grandes es el cesio (Cs).

Partículas Subatómicas

Aunque los átomos son muy pequeños, consisten en partículas aún más pequeñas. Tres tipos principales de partículas que componen todos los átomos son:

• protones, que tienen una carga eléctrica positiva.
• electrones, que tienen una carga eléctrica negativa.
• neutrones, que son neutros en carga eléctrica.

El modelo en la siguiente figura muestra cómo estas partículas están dispuestas en un átomo. El átomo particular representado por el modelo es el helio, pero las partículas de todos los átomos están dispuestas de la misma manera. En el centro del átomo se encuentra una zona densa llamada núcleo, donde todos los protones y neutrones se agrupan estrechamente entre sí. Los electrones se mueven constantemente alrededor del núcleo. El helio tiene dos protones y dos neutrones en su núcleo y dos electrones que se mueven alrededor del núcleo. Los átomos de otros elementos tienen diferentes números de partículas subatómicas, pero el número de protones siempre es igual al número de electrones. Esto hace que los átomos sean neutros a cargo porque las cargas positivas y negativas “cancelan”.

Figura\(\PageIndex{3}\): Modelo de un átomo de helio. (Crédito: Fundación CK-12; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CK-12 Currículum Licencia de materiales)

P: El litio tiene tres protones, cuatro neutrones y tres electrones. Esbozar un modelo de un átomo de litio, similar al modelo anterior para helio.

R: ¿Su boceto se parece al modelo de la siguiente figura? El modelo tiene tres protones (azul) y cuatro neutrones (grises) en el núcleo, con tres electrones (rojos) moviéndose alrededor del núcleo.

Figura\(\PageIndex{4}\): Copiar y Pegar Subtítulo aquí. (Crédito: Zachary Wilson; Fuente: Fundación CK-12; Licencia: CC BY-NC 3.0 (opens in new window))

P: Todos los átomos de carbono tienen seis protones. ¿Cuántos electrones tienen los átomos de carbono?

R: Los átomos de carbono deben tener seis electrones para “cancelar” las cargas positivas de los seis protones. Eso es porque los átomos son siempre neutros en la carga eléctrica.

Resumen

• Los átomos son los bloques de construcción de la materia. Son las partículas más pequeñas de un elemento que aún tienen las propiedades del elemento.
• Todos los átomos son muy pequeños, pero los átomos de diferentes elementos varían en tamaño.
• Tres tipos principales de partículas que componen todos los átomos son protones, neutrones y electrones.

Revisar

1. ¿Qué es un átomo?
2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones son ciertas sobre los átomos de cualquier elemento?
   1. El número de protones en un átomo de un elemento es único para cada elemento.
   2. El número de protones y neutrones en un átomo de un elemento es único para cada elemento
   3. Un protón en un átomo de un elemento es idéntico a un protón en un átomo de otro elemento.
   4. El número de protones en un átomo de un elemento es el mismo para todos los elementos.
3. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones explica por qué los átomos son siempre neutros a cargo?
   1. Tienen el mismo número de protones que los átomos de todos los demás elementos.
   2. Tienen protones que son idénticos a los protones de todos los demás elementos.
   3. Tienen el mismo tamaño que los átomos de todos los demás elementos.
   4. Tienen el mismo número de protones que los electrones.