Fundamentos de Ciencia y Estructura Atómica: Conceptos Esenciales

Conceptos Fundamentales de Ciencia

Ciencia

Actividad que se preocupa de resolver problemas mediante la observación y la lógica.

Física

Estudia cualquier cambio que experimente la materia en el que no cambie su naturaleza interna.

Química

Estudia cómo está constituida la materia y los cambios que afectan a su propia naturaleza.

El Método Científico

Procedimiento que siguen las personas de ciencia para estudiar los problemas y llegar a conclusiones ciertas.

1. Observación: Consiste en analizar el fenómeno utilizando nuestros sentidos. Como resultado de la observación, se identifica el problema y nos hacemos preguntas sobre él.
2. Elaboración de hipótesis: Es una suposición sobre un hecho real. Debe formularse de forma concreta y se debe poder comprobar.
3. Experimentación: Es repetir el fenómeno observado en condiciones controladas para saber qué variables influyen en él y cómo lo hacen.
4. Análisis de resultados: Interpretar los datos obtenidos durante la experimentación.
5. Definición de leyes: Es el enunciado de una hipótesis confirmada.
6. Establecimiento de teorías: Explicación a una serie de hechos demostrados mediante leyes científicas. Permite predecir fenómenos desconocidos.
7. Publicación de resultados: Compartir los hallazgos con la comunidad científica.

Magnitudes y Medición

Magnitud: Cualquier característica de la materia, o de los cambios que experimenta, que se puede medir; es decir, que se puede expresar con un número y una unidad.

Medir: Medir una magnitud es compararla con una cantidad de su misma naturaleza que llamamos unidad para ver cuántas veces la contiene.

Modelos Atómicos

Modelo Atómico de Rutherford

• Tiene un núcleo central donde se concentran las partículas de mayor masa (protones y neutrones).
• Tiene una corteza formada por los electrones que giran alrededor del núcleo.
• Los átomos son eléctricamente neutros: deben tener el mismo número de protones (carga positiva) que de electrones (carga negativa).
• El número de neutrones es similar al número de protones, pero no necesariamente igual.

Modelo Atómico de Bohr

• El átomo está formado por un núcleo (con protones y neutrones) y una corteza (con electrones girando alrededor del núcleo).
• Los electrones de la corteza solo pueden moverse en determinadas órbitas o niveles de energía permitidos. En estas órbitas estables, el electrón no emite energía aunque esté girando.
• Cada órbita corresponde a un nivel de energía específico; la energía es menor cuanto más cerca está la órbita del núcleo.
• Para que un electrón pase de una órbita interna (más cerca del núcleo) a una externa (más alejada), debe absorber energía.
• De forma similar, cuando un electrón pasa de una órbita externa a una interna, desprende energía (generalmente en forma de fotón de luz).

Capacidad Electrónica por Capa (Modelo de Bohr)

• Primera capa (n=1): hasta 2 electrones.
• Segunda capa (n=2): hasta 8 electrones.
• Tercera capa (n=3): hasta 18 electrones.
• Cuarta capa (n=4): hasta 32 electrones.

Conceptos Atómicos Clave

Lo que caracteriza a un elemento químico es su número de protones (número atómico, Z).

Isótopos

Son átomos de un mismo elemento (igual número de protones) que difieren en el número de neutrones. Como el número de protones determina las propiedades químicas, los isótopos de un elemento tienen propiedades químicas muy similares.

Masa Atómica

Masa atómica de un isótopo: Es la suma de las masas de las partículas (protones y neutrones) que constituyen su núcleo. Se mide comúnmente en unidades de masa atómica (uma).

Masa atómica de un elemento químico: Es la masa promedio ponderada de los átomos de ese elemento, calculada según la abundancia natural de sus isótopos.

Iones

Son átomos o grupos de átomos que han ganado o perdido electrones y, por lo tanto, tienen una carga eléctrica neta.

• Cuando un átomo pierde electrones, adquiere carga neta positiva y se convierte en un ion positivo o catión.
• Cuando un átomo gana electrones, adquiere carga neta negativa y se convierte en un ion negativo o anión.