Conceptos clave de la estructura atómica: masa, número atómico, isótopos y modelos atómicos
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Conceptos fundamentales de la estructura atómica
Masa atómica
La masa atómica puede considerarse como la suma total de protones y neutrones en un solo átomo (cuando el átomo no tiene movimiento).
Número atómico
El número atómico es un número entero positivo que es igual al número total de protones en el núcleo del átomo.
Número másico
El número másico representa el número de protones y neutrones.
Isótopos
Los isótopos son átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen cantidad diferente de neutrones y, por lo tanto, difieren en masa atómica.
Orbital atómico
Un orbital atómico es una solución particular, espacial e independiente del tiempo a la ecuación de Schrödinger para el caso de un electrón sometido a un potencial coulombiano.
Elemento químico
Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase, en su forma más simple, por un número determinado de protones en su núcleo, lo que lo hace pertenecer a una categoría química clasificada con el número atómico, aun cuando pueda ostentar distintas masas atómicas.
Números cuánticos
Los números cuánticos son los números que se conservan en los sistemas cuánticos, corresponden con aquellos observables que conmutan con el hamiltoniano del sistema. Así, los números cuánticos permiten caracterizar los estados estacionarios, es decir, los estados propios del sistema.
Principio de exclusión de Pauli
El principio de exclusión de Pauli establece que no pueden haber dos fermiones con todos sus números cuánticos idénticos. Solo se aplica a fermiones, partículas que forman estados cuánticos antisimétricos y que tienen spin semientero. Son fermiones los protones, neutrones y electrones.
Modelo atómico de Bohr
El modelo atómico de Bohr es un modelo nuclear que considera que el electrón gira alrededor del núcleo en determinadas distancias (órbitas permitidas) sin intercambiar energía con el exterior. Al pasar el electrón de una órbita interna a otra más externa, el átomo absorbe energía y, al contrario, la cede. Estos movimientos de los electrones entre órbitas discretas con energía cuantizada explican la discontinuidad de los espectros atómicos.
Modelo mecanocuántico
El modelo mecanocuántico se basa en la dualidad onda-corpúsculo: toda partícula de masa m con velocidad v tiene una onda asociada. Según el principio de incertidumbre de Heisenberg, no se puede determinar con total precisión la posición x y el momento lineal p de una partícula. Este modelo describe a los electrones mediante funciones de onda, que son soluciones de la ecuación de ondas de Schrödinger. Los electrones dejan de estar en sitios concretos y pasan a ocupar zonas de alta probabilidad de encontrarlos, denominadas orbitales.