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Propiedades del átomo

 
Por Ángela Belmonte. 15 mayo 2019
Propiedades del átomo
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Aunque no somos capaz de verlos a simple vista, los átomos forman parte de toda la materia de nuestro planeta. Toda la materia está hecha de átomos, que se agrupan para formar elementos químicos, moléculas, compuestos, etc. Se define el átomo como la unidad básica más pequeña de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico. Cada elementos químico viene definido por el tipo de átomo del que está formado, por lo que la pregunta final es: ¿qué propiedades tiene el átomo? En esta lección de unPROFESOR repasaremos las propiedades del átomo que hacen que cada átomo sea característico un elemento químico.

¿Qué es el átomo?

Antes de entrar a analizar las propiedades del átomo es importante que conozcamos mejor de qué se trata. El átomo es una unidad formada por tres partículas subátomicas: protones, neutrones y electrones. Estos están organizados en núcleo y corteza.

  • El núcleo está formado por protones y neutrones, que está en el centro del átomo, y es el responsable de la mayoría del peso del átomo; los protones están cargados positivamente, mientras que los neutrones son neutros por lo que el núcleo está cargado positivamente.
  • La corteza está formada por lo electrones, que son partículas pequeñas, cargadas negativamente que giran alrededor del núcleo formando órbitas (como la de los planetas) pero sin llegar a caer nunca al núcleo del átomo. La corteza del átomo es la encargada de interaccionar con la corteza de los demás átomos ya que se encuentra en la parte exterior de los átomos.

Los diferentes átomos están formados por protones, neutrones y electrones, iguales en todos los elementos químicos. Entonces, ¿qué hace que haya diferentes elementos químicos? El número de protones, neutrones y electrones del que están compuestos los átomos de cada elemento es diferente y esto a su vez hace que cada elemento tenga unas características u otras.

Propiedades del átomo - ¿Qué es el átomo?
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El número atómico, el número másico y los isótopos

Las primeras tres características tienen que ver directamente con el número de partículas que forman el átomo de cada elemento.

El número atómico (Z) indica el número de protones que forman el núcleo de un átomo. Así, por ejemplo, todos los átomos de hierro tendrán 26 protones en su núcleo. Además, si no nos indican lo contrario, los elementos químicos se encuentran en estado neutro, es decir, la carga positiva (protones) y negativa (electrones) es la misma, por lo que todos ellos tendrán también 26 electrones.

El número másico o peso atómico (A) indica el número total de protones y neutrones que forman el núcleo de un átomo. Como ya hemos indicado antes, el peso de los electrones es prácticamente despreciable comparado con el de los protones y neutrones, por lo que el número másico nos indica de forma indirecta el peso del átomo en cuestión. Siguiendo con el ejemplo del hierro, si consultas la tabla periódica de los elementos verás que el peso atómico de este elemento es 55.85, lo que quiere decir que todos los átomos de ese elemento tendrán ese peso.

Por último, los isótopos de un elemento químico son variantes del mismo átomo (es decir, tienen el mismo número atómico) pero diferente número másico, es decir, diferente número de neutrones. La mayoría de elementos químicos tienen más de un isótopo natural, siendo el elemento con mayor cantidad de isótopos estables el Estaño (Sn), que tiene 10 isótopos naturales diferentes.

Propiedades del átomo - El número atómico, el número másico y los isótopos
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Densidad, otra de las propiedades del átomo

La densidad de un átomo es el número de unidades de masa (u.m.a) del elemento que están presentes en cierto volumen de espacio. La densidad de cualquier sustancia se simbolizada a través de la letra griega “ro” (escrita r) y sus unidades según el sistema internacional de unidades (SI) son los kilogramos por metro cúbico (kg/m3). En el caso de los elementos químicos, al ser tan pequeños se utiliza como unidades el gramo por centímetro cúbico (g/cm3).

Para calcular la densidad de un átomo (densidad atómica), tendríamos que tener en cuenta la masa del átomo y el volumen del mismo. Mientras que la mayoría de la masa del átomo se encuentra en el núcleo del mismo, el volumen tiene que ver con lo grande que es el átomo, y por lo tanto el número de orbitales electrónicos jugará un papel importante. Teniendo en cuenta dichas propiedades y su tendencia en el sistema periódico, podemos observar que la densidad aumenta conforme aumentamos en un grupo y aumenta también conforme nos acercamos a la parte central de la tabla periódica.

Propiedades del átomo - Densidad, otra de las propiedades del átomo
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Radio iónico y radio de Vanderwalls

El radio iónico es el radio que tiene un ión de un elemento en estado de cristal iónico. En ese estado, los iones están tan juntos que los orbitales electrónicos más externos están en contacto unos con otros.

Por otro lado, el radio de Vanderwalls es la distancia a la que se mantienen separados dos átomos debido a la repulsión de cargas negativas que hay entre los electrones de cada uno de los átomos. El radio de Vanderwalls sería radio de una esfera sólida imaginaria empleada para modelizar el átomo por lo que no se utiliza mucho en la práctica diaria.

A diferencia de lo que ocurre con la densidad o la masa, estas dos propiedades están íntimamente relacionadas con el volumen del átomo, es decir, tienen más que ver con el número de electrones del mismo que con el núcleo.

Propiedades del átomo - Radio iónico y radio de Vanderwalls
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Energía de ionización

Por último, otra de las propiedades del átomo es la energía de ionización, una propiedad que nos dice la energía que necesitamos para separar un electrón en su estado fundamental (que no sea un anión o un catión) de un átomo de un elemento en estado gaseoso pero también se podría definir como la fuerza con la que un electrón se enlaza con otras moléculas. Esta propiedad es muy interesante ya que nos permite hacernos una idea aproximada de la capacidad de reaccionar de un átomo de determinado elemento químico. La energía de ionización es mayor según vamos quitando electrones, por lo que para un elemento hay una energía de primera ionización, una energía de segunda ionización, y así sucesivamente y van siendo cada vez mayores.

Al igual que en el caso anterior, esta propiedad también está íntimamente relacionada con el número de orbitales del elemento en cuestión ya que, cuantos menos orbitales tenga, más costará retirar los electrones de un átomo determinado.

Propiedades del átomo - Energía de ionización
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