Explorando el Átomo: Modelos, Radiactividad y Energía Nuclear

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Evolución de los Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Thompson

Thompson descubrió una partícula que se llama electrón, una partícula con masa pequeñísima y con carga negativa.

Su Modelo Atómico: El "Pudín de Pasas"

Una masa positiva en la que están incrustados los electrones.

Modelo Atómico de Rutherford

Rutherford descubrió una partícula que se llama protón: una partícula de masa grande y carga positiva.

Su Modelo Atómico: El "Sistema Solar"

Hay un núcleo que concentra toda la masa del átomo y, girando alrededor, están los electrones. La mayor parte del átomo está vacía.

Modelo Atómico de Bohr

Bohr propone un modelo mejorando el de Rutherford, aprovechando el descubrimiento de la última partícula: el neutrón, una partícula con masa grande y carga nula.

Su Modelo Atómico

El núcleo está formado por protones y neutrones. Entre el núcleo y la corteza hay un gran espacio vacío. La corteza está dividida en varios niveles donde giran los electrones.

Modelo Mecanocuántico

Heisenberg y Schrödinger plantean que los electrones no giran en órbitas, sino que se mueven por una zona del espacio que se llama orbital. Un orbital es una zona del espacio donde existe una alta probabilidad de encontrar el electrón. Existen distintos tipos de orbitales.

Conceptos Fundamentales del Átomo

Átomos

Todos los átomos pertenecen a algún elemento químico. Para representarlos, se utiliza un símbolo y dos números:

  • El número atómico (Z) indica su número de protones.
  • El número másico (A) indica el número de protones más el número de neutrones.

Isótopos

Son átomos que tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones.

Iones

Cuando un átomo gana o pierde electrones, se llama ion. Estas partículas tienen carga eléctrica:

  • Cuando los átomos ganan electrones, tienen carga negativa y se llaman aniones.
  • Cuando los átomos pierden electrones, adquieren carga positiva y se llaman cationes.


formula

Radiactividad y Energía Nuclear

Radiactividad

La radiactividad se clasifica en diferentes tipos según su poder de penetración:

  • Alfa (α): Con poco poder de penetración.
  • Beta (β): Con poder de penetración medio.
  • Gamma (γ): Con un elevado poder de penetración.

Fisión Nuclear

Algunos núcleos de ciertos isótopos de gran tamaño pueden dividirse en dos núcleos pequeños. En este proceso se libera mucha energía y neutrones. Este proceso ocurre cuando un núcleo es bombardeado por un neutrón, de modo que se genera una reacción en cadena cuando se liberan más neutrones.

Aplicaciones de la Fisión Nuclear

  • En centrales nucleares para obtener energía.
  • Armamento nuclear.

Fusión Nuclear

Cuando dos átomos pequeños se unen para formar un átomo más grande, se libera una grandísima cantidad de energía. Este proceso ocurre naturalmente en las estrellas.

Ventajas de la Fusión Nuclear

  • Es el proceso que más energía libera de todos los conocidos.
  • No genera residuos radiactivos de larga duración.
  • La materia prima es inagotable (ej. isótopos de hidrógeno).

Inconvenientes de la Fusión Nuclear

  • Es extremadamente difícil de realizar hoy por hoy, ya que para lograrlo es necesaria una temperatura y presión extremadamente altas (millones de grados Celsius).

Aplicaciones de los Isótopos Radiactivos

Como Fuente de Energía

  • En centrales nucleares.
  • Para pilas de larga duración (generadores termoeléctricos de radioisótopos).

En Investigaciones Científicas

  • Para determinar la antigüedad de hallazgos arqueológicos (datación por carbono-14).
  • Como rastreadores en reacciones químicas y biológicas.

Aplicaciones Médicas y Forenses

Diagnóstico

Los isótopos se fijan a células tumorales, pudiéndose detectar fácilmente con radiografías o resonancias magnéticas (ej. PET-CT).

Terapia (Radioterapia)

Los isótopos radiactivos son capaces de frenar el crecimiento de las células tumorales, destruyéndolas o dañando su ADN.

Residuos Radiactivos

Los residuos de baja y media actividad son aquellos que dejan de ser peligrosos para la salud después de unos trescientos años como máximo. Los de alta actividad son los que tardarán miles de años en dejar de ser nocivos y requieren un almacenamiento geológico profundo.

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