Estructura del átomo: descubre sus partículas en Venezuela | ORBITECH

¿Qué es un átomo y por qué no lo ves en Los Roques?

Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que mantiene sus propiedades. ¡Imagina que divides un grano de arena de la playa de Los Roques 100 millones de veces!
Recuerda: átomo = 'indivisible' en griego, pero SÍ se puede dividir (¡fisión nuclear!)
Tiene un núcleo central con protones (carga positiva) y generalmente neutrones (sin carga).
El núcleo es como el 'corazón' del átomo: pequeño pero con casi toda su masa
Los electrones (carga negativa) giran alrededor del núcleo como abejas alrededor de un panal en el Mercado de Chacao.
Los electrones son tan ligeros que su masa es casi despreciable frente al núcleo
El tamaño típico de un átomo es ~100 picómetros (1 pm = 10⁻¹² m). ¡Un cabello humano mide unos 1 millón de átomos de carbono de ancho!
Si un átomo midiera 1 cm, un cabello mediría 10 km (¡la distancia de Caracas a Guarenas!)

Z = n \overset{´}{u} m e r o d e p r o t o n e s = n \overset{´}{u} m e r o d e e l e c t r o n e s (e n \overset{´}{a} t o m o n e u t r o)

El número atómico Z identifica el elemento: Z=11 es sodio (Na), Z=29 es cobre (Cu), Z=79 es oro (Au). $Z = número de protones$
Z es como el 'DNI' del elemento: nunca cambia para un mismo elemento
El número de masa A es la suma de protones y neutrones: A = Z + N. $A = Z + N$
N = número de neutrones. Ejemplo: oro tiene A=197 (Z=79, N=118)
Los isótopos son átomos del mismo elemento con distinto número de neutrones. Ejemplo: carbono-12 (98.9%) y carbono-14 (1.1%) en el petróleo de Maracaibo.
Isótopos se escriben como: ¹²₆C y ¹⁴₆C (el número superior es A, el inferior es Z)
Más del 99.94% de la masa del átomo está en el núcleo. ¡Los electrones pesan casi nada!
Si el átomo fuera un estadio, el núcleo sería una pelota de ping-pong en el centro

A = Z + N

Los electrones ocupan niveles de energía cuantizados (modelo de Bohr). Cada nivel tiene una energía fija: n=1, n=2, n=3... $E_{n} = - 13.6 eV / n^{2}$
n=1 es el nivel más cercano al núcleo (estado fundamental)
Cuando un electrón salta de un nivel alto a uno bajo, emite luz (fotón). Ejemplo: el sodio (Na) emite luz amarilla característica. $E_{f o t \overset{´}{o} n} = E_{i n i c i a l} - E_{f i n a l}$
¡Por eso la sal de mesa en la playa brilla con luz amarilla al calentarse!
Los electrones llenan los niveles de menor a mayor energía (principio de Aufbau).
Aufbau = 'construir' en alemán. Orden: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s...
El número máximo de electrones en un nivel n es 2n². Ejemplo: nivel n=2 puede tener hasta 8 electrones. $e_{m a x}^{-} = 2 n^{2}$
n=1: 2e⁻, n=2: 8e⁻, n=3: 18e⁻. ¡Memoriza estos números!

E_{n} = - 13.6 eV / n^{2}

El radio atómico típico es ~100 pm (10⁻¹⁰ m). ¡Un átomo de carbono mide unos 77 pm de radio!
Si alinearas 10 millones de átomos de carbono, medirían ~1 mm (¡el grosor de un pelo!)
La masa de un protón o neutrón es ~1.67 × 10⁻²⁷ kg. La masa de un electrón es ~9.11 × 10⁻³¹ kg. $m_{p} \approx m_{n} \approx 1.67 \times 10^{- 27} kg$
Un electrón pesa ~1836 veces menos que un protón. ¡Es como comparar un grano de arroz con una sandía!
La masa atómica se mide en u (unidad de masa atómica). 1 u = 1.66 × 10⁻²⁷ kg. $1 u = 1.66 \times 10^{- 27} kg$
El carbono-12 tiene exactamente 12 u por definición
La densidad nuclear es enorme: ~2.3 × 10¹⁷ kg/m³. ¡Un dedal lleno de material nuclear pesaría millones de toneladas!
Si el Sol fuera del tamaño de un balón de fútbol, su núcleo sería como un grano de arena... ¡pero pesaría 300 veces más!

1 u = 1.66 \times 10^{- 27} kg

Un átomo se representa como ᴬ $X_{Z}$ donde X es el símbolo químico, A el número de masa y Z el número atómico. $_{Z}^{A} X$
Ejemplo: el cobre en cables eléctricos de Valencia es ^{63}_{29}Cu (69%) y ^{65}_{29}Cu (31%)
La masa atómica promedio en la tabla periódica es un promedio ponderado de los isótopos naturales. $m_{p r o m e d i o} = \sum (a b u n d a n c i a_{i} \times m_{i})$
Ejemplo: el cloro tiene masa atómica 35.45 u por sus isótopos ³⁵Cl (75%) y ³⁷Cl (25%)
El número atómico Z determina las propiedades químicas del elemento (orden en la tabla periódica).
En la tabla periódica de tu libro, los elementos están ordenados por Z creciente. ¡Es como el número de tu cédula!
Los metales (izquierda de la tabla) tienden a perder electrones; los no metales (derecha) a ganarlos.
Ejemplo: el sodio (Na) pierde 1 electrón para quedar como Na⁺; el cloro (Cl) gana 1 para ser Cl⁻

m_{p r o m e d i o} = \sum (a b u n d a n c i a_{i} \times m_{i})

El oro (Au, Z=79) se usa en joyería porque es inerte y brillante. ¡Puedes encontrar oro en ríos como el Yuruari!
El oro puro es 24 quilates. En joyería venezolana se usa 18K (75% oro + 25% otros metales)
El cobre (Cu, Z=29) en cables eléctricos de Valencia y Barquisimeto debe ser muy puro para conducir bien la electricidad.
La conductividad del cobre puro es ~5.96 × 10⁷ S/m. ¡Si tiene impurezas, la electricidad 'se escapa' como agua por una manguera agujereada!
El carbono (C, Z=6) en el petróleo de Maracaibo forma cadenas largas (hidrocarburos) que son la base de la gasolina y plásticos.
El petróleo es como un 'árbol molecular': largas cadenas de carbono con hidrógenos colgando
El sodio (Na, Z=11) en la sal de mesa (NaCl) es esencial para el cuerpo humano. ¡Sin él, no tendríamos impulsos nerviosos!
La sal de mesa es cloruro de sodio (NaCl). El Na⁺ regula el agua en tu cuerpo. ¡Por eso sudas tanto en Mérida!

Demócrito (siglo V a.C.) propuso que la materia está hecha de partículas indivisibles llamadas átomos.: Filósofo griego que imaginó el concepto sin evidencia experimental
Joseph John Thomson descubrió el electrón en 1897 con su experimento de rayos catódicos.: Premio Nobel de Física en 1906 por este descubrimiento
Ernest Rutherford propuso el modelo nuclear en 1911 tras su experimento con láminas de oro.: Demostró que el átomo tiene un núcleo denso y pequeño
Niels Bohr publicó su modelo de niveles de energía en 1913, explicando el espectro del hidrógeno.: Premio Nobel de Física en 1922 por sus contribuciones a la estructura atómica