Fundamentos de Química: Estructura Atómica, Partículas y Procesos Nucleares

Partículas Subatómicas Fundamentales

Las principales partículas subatómicas son:

• El electrón: Posee carga negativa y masa.
• El protón: Posee carga positiva, numéricamente igual a la del electrón. Su masa es significativamente mayor que la del electrón.
• El neutrón: No posee carga, pero sí posee masa.

El Átomo y sus Componentes

El átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza. En el núcleo se concentra toda su carga positiva y casi toda su masa; en la corteza, los electrones giran alrededor del núcleo.

Iones

Cuando un átomo gana o pierde electrones, deja de ser neutro y se transforma en un ión. Los iones pueden ser:

• Catión: Ión positivo que resulta cuando un elemento neutro pierde electrones.
• Anión: Ión negativo que resulta cuando un elemento neutro gana electrones.

Isótopos

Los isótopos son átomos de un mismo elemento; por lo tanto, tienen el mismo símbolo y el mismo número atómico, pero distinto número másico. Se diferencian entre sí en el número de neutrones que poseen.

Radiactividad

La radiactividad es un proceso que experimentan algunos núcleos atómicos, llevándolos a emitir radiaciones. Las principales son:

• Alfa (α): Son núcleos de helio, partículas positivas con un poder de penetración pequeño.
• Beta (β): Son electrones con una masa muy pequeña y son partículas muy penetrantes.
• Gamma (γ): Son radiaciones electromagnéticas, neutras, que se transmiten a gran velocidad y poseen un poder de penetración enorme.

Modelos Atómicos Históricos y Actual

1. Modelo de Thomson

Thomson consideró el átomo como una esfera compacta y cargada positivamente, con cargas negativas (electrones) distribuidas al azar en su interior, resultando un átomo eléctricamente neutro y compacto.

2. Experiencia de Rutherford

Rutherford bombardeó una lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio, es decir, partículas positivas). Observó que la mayoría de las partículas atravesaban la lámina y continuaban con su trayectoria, mientras que unas pocas sufrían desviaciones y otras pocas retrocedían. Este comportamiento contradecía las expectativas del modelo de Thomson.

3. Modelo de Rutherford

Rutherford propuso que el átomo está formado por un núcleo muy pequeño donde se concentra la carga positiva, y que entre el núcleo y la corteza solo existe vacío. Este modelo explicaba los resultados de la experiencia de la lámina de oro.

4. Modelo de Bohr

Bohr, basándose en el modelo de Rutherford, postuló que los electrones no se encuentran en cualquier posición alrededor del núcleo, sino que ocupan determinados niveles de energía, introduciendo el concepto de órbitas cuantizadas.

5. Modelo Cuántico Actual

El modelo atómico actual se basa en la mecánica cuántica. En lugar de hablar de órbitas, introduce el concepto de orbitales, que son regiones del espacio donde la probabilidad de encontrar electrones es máxima.

Procesos Nucleares

Los principales procesos nucleares son:

• Fusión Nuclear: Proceso en el que dos o más núcleos de pequeño tamaño se unen para originar uno mayor, liberando una gran cantidad de energía.
• Fisión Nuclear: Proceso en el que algunos núcleos radiactivos de gran tamaño se rompen para formar otros más pequeños, liberando también una considerable cantidad de energía.