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Estructura del átomo y características

 
Por Ángela Belmonte. 4 marzo 2019
Estructura del átomo y características
Imagen: SlidePlayer

Los átomos forman parte de nuestro mundo. Toda la materia está hecha de átomos, por eso, es importante conocer mejor en qué consisten y cuáles son sus funciones. En esta lección de unPROFESOR vamos a contarte cuál es la estructura del un átomo y características. Si quieres saber más sobre las partículas que forman toda la materia, sigue leyendo este artículo.

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¿Qué son los átomos?

El átomo es la unidad más pequeña en la que se puede dividir la materia sin que pierda las propiedades químicas, es decir, sus propiedades como elemento químico. El átomo es el origen de todo aquello que se puede ver o tocar, desde las estrellas a tu desayuno de esta mañana.

Si dejamos de lado la perdida de sus propiedades químicas, podemos decir que el átomo está formado por diferentes partículas, denominadas partículas subatómicas. Hay tres tipos de partículas subatómicas -protones, neutrones y electrones- con diferentes características.

Estas partículas se agrupan en diferente número para formar los elementos químicos (el oxígeno, el carbono, etc.), pero siempre estarán distribuidos siguiendo una estructura fija.

Estructura del átomo y características - ¿Qué son los átomos?
Imagen: Google Sites

Estructura del átomo

La estructura del átomo es fija, es decir, podemos tener diferentes tipos de átomos (el átomo de hidrógeno, el átomo de oxígeno, etc.) pero sus partículas subatómicas siempre se organizan de forma similar a un sistema planetario.

Seguro que recordarás como se organiza el sistema solar: el Sol se encuentra en el centro y alrededor de este giran los planetas describiendo diferentes órbitas, unas más cercanas y otras más lejanas al Sol. En el caso de los átomos, en el centro está el núcleo, con una forma similar a una mora y está compuesto por los neutrones y los protones.

Alrededor del núcleo esta la corteza que es la zona por la que giran u orbitan los electrones. Antiguamente se pensaba que los electrones describían unas determinadas orbitas, similar a como lo hacen los planetas, aunque ahora se sabe que estas órbitas no están tan bien definidas y son más bien como zonas en las que es más probable que nos encontremos a los electrones.

Estructura del átomo y características - Estructura del átomo
Imagen: REA - Plan Ceibal

Principales características del átomo

Para continuar con esta lección sobre la estructura del átomo y características, es importante centrarnos en los elementos que hacen que un átomo sea considerado como tal.

Y para ello tenemos que responder a esta pregunta: ¿Por qué todos los átomos deciden ordenarse de esa determinada forma? La respuesta es sencilla: se debe a las fuerzas de atracción eléctrica. El núcleo del átomo está formado por los neutrones, que no tienen carga eléctrica y por los protones, que tienen carga eléctrica positiva y los electrones tienen carga eléctrica negativa, por lo que se produce una fuerza de atracción entre el núcleo y los electrones similar al que se producen entre los dos polos de un imán pero que no es lo suficientemente fuerte como para que los electrones “caigan” al núcleo.

Esto se entiende mejor si tenemos en cuenta el tamaño del núcleo: si el átomo tuviera, por ejemplo, la dimensión de un estadio de fútbol, el núcleo tendría la dimensión del balón en el centro del campo ¡Cuantísima fuerza de atracción tendría que hacer el balón de fútbol para que las gradas del estadio cayeran sobre él!

La función de los neutrones

Ahora te estarás preguntando, ¿y qué papel juegan los neutrones? A pesar de no tener carga eléctrica, los neutrones tienen un gran papel dentro del átomo: aportan un 99% de la masa. Si te ayuda a recordarlo podemos decir que un átomo es como una pandilla de tres amigos: el pesado neutrón, el positivo protón y el negativo electrón, que da vueltas y vueltas alrededor de neutrón y electrón.

El movimiento de los electrones

En este momento, quiero que volvamos a algo que habíamos dejado en el tintero: las órbitas que describen los electrones alrededor del núcleo. Habíamos dicho que los electrones giran alrededor del núcleo como lo hacen los planetas alrededor del Sol, unos más cerca que otros, ¿por qué lo hacen? Los electrones giran en una capa u otra según la energía que tienen para alejarse del núcleo, es decir, aquellos electrones que están más cerca del núcleo no tienen la fuerza suficiente para alejarse del núcleo mientras que los que están en capas (orbitales) más exteriores de la corteza tienen más energía y han podido alejarse más del núcleo. Además, en cada una de los orbitales hay una capacidad máxima de 8 electrones (regla del octeto).

Las partículas de un átomo

Vamos a volver a otro planteamiento que hemos hecho anteriormente pero no hemos explicado: los átomos están formados por neutrones, protones y electrones, que siempre se combinan siguiendo la misma estructura de núcleo y corteza, pero lo hacen en diferente número para formar los diferentes elementos químicos. ¿Cómo podemos conseguir esa cantidad elementos combinando solo 3 tipos de partículas? Los elementos químicos, que habrás visto alguna vez representados en la tabla periódica, se caracterizan por tener un determinado número atómico.

El número atómico (Z) nos indica el número de protones que hay en el núcleo de este tipo de átomos, que es igual al número de electrones en condiciones normales. Así, por ejemplo, todos los átomos que tienen 6 protones (Z=6) serán átomos de carbono, y tendrán las mismas propiedades químicas; los átomos con 5 protones (Z=5) serán átomos de boro, con iguales propiedades químicas entre sí y diferentes a las de los átomos de carbono. No tienes que confundir el número atómico con el peso atómico o número másico (A), que es la suma del peso de neutrones y protones (el peso de los electrones es despreciable respecto al peso del total del núcleo).

Estructura del átomo y características - Principales características del átomo
Imagen: SlidePlayer

¿Qué son los isótopos?

En la naturaleza podemos encontrar diferentes “subtipos” de elementos, los isótopos. Estoy segura de que en algún momento has escuchado hablar del carbono 14, un isótopo radioactivo del carbono que se utiliza para determinar, entre otras cosas, la edad de los fósiles. Los isótopos son dos átomos con el mismo número de protones (el mismo número atómico), pero diferente número de neutrones, (diferente masa atómica). Los isótopos de un mismo elemento suelen nombrarse con el nombre del elemento seguido de su masa atómica.

En nuestro ejemplo, ambos isótopos son de carbono, por lo que tienen un número atómico de 6 (Z=6) pero el carbono 12 (carbono “normal”) tiene un peso atómico de 12 frente al peso atómico de 14 del carbono 14. Los isótopos de un mismo elemento tienen unas propiedades químicas y físicas muy parecidas entre sí. En el caso del carbono 14, a diferencia del carbono 12, es un isótopo radioactivo que está presente en todos los elementos que contienen carbono, entre ellos los seres vivos.

Y con esto terminamos esta lección sobre la estructura del átomo y características. Esperamos que te haya servido de ayuda.

Estructura del átomo y características - ¿Qué son los isótopos?
Imagen: Tus Tareas

¿Cómo se encuentran los átomo en la naturaleza?

Los átomos pueden encontrarse de forma aislada, pero lo más normal es encontrarlos combinados en grupos llamados moléculas.

Las moléculas pueden estar formadas por átomos del mismo elemento (como la molécula de oxígeno, formada por dos átomos de oxígeno) o por grupos con átomos de diferentes elementos (dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno forman la molécula de agua). Estos grupos de elementos se denominan moléculas, que a su vez pueden ir combinándose entre sí y formando diferentes agrupaciones más y más complejas según su reactividad y su afinidad química por medio de enlaces químicos.

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