Número atómico y número de masa

Partículas subatómicas

La tabla periódica de elementos

¿Sabías que estás compuesto principalmente por espacios vacíos? Eso no pretende ser un insulto; más un ejemplo de cómo estás compuesto de átomos y la mayor parte del volumen de un átomo es un espacio completamente vacío. Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que todavía tiene las mismas propiedades de ese elemento . Recuerde que un elemento es una sustancia pura compuesta por un solo tipo de átomo . Thomson, Rutherford y Millikan (todos científicos) descubrieron que los átomos estaban formados por partículas aún más pequeñas llamadas partículas subatómicas .

Esta lección se enfocará en las tres partículas subatómicas principales: el protón, el neutrón y el electrón. A medida que avanzamos en esta lección, le recomiendo encarecidamente tener una tabla periódica frente a usted como referencia. La tabla periódica es una referencia organizada de todos los elementos conocidos ordenados según sus propiedades. Casi siempre tendrá acceso a uno de estos, por lo que sería una buena idea aprender a usarlo.

Protones

Los protones son probablemente una de las partes más importantes de un átomo. El número de protones que tiene un átomo determina qué tipo de elemento es. Por ejemplo, todos los átomos que tienen un solo protón serán átomos de hidrógeno. Encuentra hidrógeno en el lado superior izquierdo de tu tabla periódica. Debería notar algunas cosas sobre este cuadro. Primero, puede tener una gran Himpreso en él. Este es el símbolo químico del hidrógeno. Cada elemento tiene un símbolo químico diferente. También debe notar que el número uno se muestra de manera prominente en el cuadro. Esto indica la cantidad de protones que tienen los átomos de ese elemento. Puede notar rápidamente que este número aumenta en uno a medida que se mueve de izquierda a derecha y de arriba a abajo en la tabla periódica. Entonces, el helio tiene el número dos, el litio tiene el número tres, y así sucesivamente. Esto significa que todos los átomos de helio tienen dos protones y todos los átomos de litio tienen tres protones. El número de protones se llama número atómico., y es realmente especial porque le da al átomo su identidad. Tenga en cuenta que no todas las tablas periódicas son exactamente iguales, por lo que algunas pueden tener el número atómico de cada elemento en una ubicación diferente.

Cada casilla de la tabla periódica muestra el símbolo químico y el número atómico del elemento.

Otra característica interesante del protón es que lleva una carga eléctrica positiva. No se preocupe por las unidades de esta carga, solo recuerde que tiene una carga positiva . Los protones también son relativamente pesados. Tienen una masa de aproximadamente una uma , o unidad de masa atómica . Debido a que los átomos son tan pequeños, requieren un tipo diferente de unidad para medir su masa. Usaremos la unidad de masa atómica (uma) cuando analicemos las masas de átomos y moléculas. La última característica de un protón es que está escondido dentro del núcleo del átomo. El núcleo es la región muy pequeña y densa en el centro de un átomo.. El núcleo es tan pequeño, que si el núcleo fuera del tamaño de una pelota de baloncesto, el resto del átomo sería del tamaño de una gran ciudad. Una cosa que se vuelve un poco confusa es que la palabra núcleo puede significar cosas diferentes dependiendo de la rama de la ciencia en la que se encuentre. En química, la palabra núcleo se refiere al núcleo (o centro) de un átomo. En biología, la palabra núcleo se refiere al núcleo de una célula. Para darle una idea visual de la diferencia entre un átomo y una célula, hay billones y billones de átomos que componen cada célula viva. Y los átomos no están vivos, son los componentes básicos de todo.

Neutrones

La siguiente partícula dentro del átomo se llama neutrón . Al igual que los protones, los neutrones también se encuentran dentro del núcleo del átomo. Los neutrones también tienen una masa de aproximadamente una uma. Entonces, tanto los protones como los neutrones están ubicados dentro del núcleo y ambos tienen una masa de aproximadamente una uma. Sin embargo, a diferencia de los protones, los neutrones no llevan carga eléctrica. Son partículas neutras . Esto debería ser muy fácil de recordar porque las palabras neutrón y neutral son muy similares.

Recuerda que todos los átomos del mismo elemento tienen el mismo número de protones. ¿Significa esto que deben tener la misma cantidad de neutrones? ¡No! Los átomos del mismo elemento pueden tener diferentes números de neutrones . Estos átomos con el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones, se denominan isótopos.. Piense en los isótopos como hermanos: están relacionados, pero tienen algunas diferencias. Por ejemplo, todos los isótopos de carbono tienen el mismo número de protones: seis. Sin embargo, algunos átomos de carbono tendrán seis neutrones, algunos tendrán siete y algunos pueden tener ocho neutrones. Todos estos isótopos reaccionarán químicamente de la misma manera, pero tendrán diferencias en su estabilidad nuclear, lo que significa que algunos podrán experimentar una reacción nuclear más fácilmente que otros. Esto se debe a que todos tienen diferentes cantidades de neutrones en su núcleo.

El número másico es igual al número atómico más el número de neutrones

Entonces, ¿cómo sabemos la diferencia entre los diferentes isótopos de carbono? Para ello, utilizamos símbolos nucleares . Las letras de un símbolo nuclear representan el elemento. Recuerde que cada elemento tiene su propia abreviatura. En este ejemplo tenemos una C , que es el símbolo químico del carbono. Los números nos dicen qué se encuentra dentro del núcleo. El número en la parte inferior izquierda del símbolo es el número atómico (o el número de protones). También notará que todos estos tienen el mismo número atómico porque todos son átomos de carbono. El número superior es igual al número de protones más el número de neutrones . Esto se llama el número de masa. Entonces, en el primero, el número de masa es 12, lo que indica que el número total de protones y neutrones es 12. Debajo está el número seis, que es solo el número de protones. Entonces, ¿cuántos neutrones tiene este átomo? Si respondió seis, está en lo correcto. Puede encontrar el número de neutrones restando el número superior menos el número inferior. Prueba el siguiente. ¿Cuántos neutrones tiene este átomo de carbono? Este tiene siete y el siguiente tiene ocho. En este ejemplo, el carbono con ocho neutrones tiene el núcleo más inestable. Este es el isótopo que se utiliza en la datación por carbono para estimar la antigüedad de un artefacto antiguo.

Electrones

La última partícula de nuestro viaje dentro del átomo es el electrón . Los electrones son muy diferentes de los protones y neutrones. En primer lugar, no se encuentran dentro del núcleo. Se encuentran en una nube de electrones muy grande fuera del núcleo . Recuerde que si el núcleo fuera del tamaño de una pelota de baloncesto, el resto del átomo sería del tamaño de una ciudad. Como puede ver, los electrones tienen un espacio muy grande para moverse; sin embargo, debido a que son tan pequeños, la mayor parte de este gran espacio está completamente vacío. ¡Es por eso que estás compuesto principalmente de espacio vacío! Más adelante, también descubriremos que estos pequeños veloces juegan un papel clave en la determinación de las propiedades químicas de un átomo.

Los electrones existen en una nube fuera del núcleo.

Además, cada electrón tiene una carga negativa. Esto es exactamente igual y opuesto a la carga de un protón, por lo que un protón y un electrón cancelarían completamente la carga. Los átomos son eléctricamente neutros, lo que significa que tendrán la misma cantidad de protones y electrones. Entonces, volvamos a nuestro átomo de carbono: tiene seis protones, por lo que también debe tener seis electrones. Otra característica del electrón que lo hace tan diferente al protón y al neutrón es que los electrones casi no tienen masa . De hecho, la masa de un electrón es mucho más pequeña que la de los protones y los neutrones que en este curso ignoraremos la masa de los electrones.

Resumen de la lección

Cada una de las tres partículas subatómicas tiene su propia personalidad. Los protones son positivos, pesados ​​(con una masa de una uma) y están ubicados dentro del núcleo. Son los encargados de determinar la identidad del átomo. Los neutrones son eléctricamente neutros, también tienen una masa de una uma y también están ubicados dentro del núcleo del átomo. Los electrones tienen carga negativa, casi no tienen masa y están ubicados en la región muy grande fuera del núcleo llamada nube de electrones. Los átomos son eléctricamente neutros, lo que significa que tienen la misma cantidad de protones y electrones.

Resultado de aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder identificar los componentes clave de los átomos (protones, neutrones y electrones) y las características de cada uno.