Masa, peso y estructura atómica: conceptos clave sobre átomos, moléculas y la corteza electrónica

Masa, peso y estructura de la materia

La unidad de la masa es el kilogramo y es independiente del efecto gravitatorio. La masa no varía por efecto de la gravedad ni por cambios de estado, ni por la forma de la materia. El peso, sí varía dependiendo de la gravedad (por ejemplo: peso en la Tierra y en la Luna).

Materia, moléculas y átomos

La materia está formada por componentes básicos llamados átomos, que se combinan entre sí para formar moléculas. La porción más pequeña de materia con cierta estabilidad es la molécula; de modo que la molécula de una determinada sustancia se suele presentar como la parte más pequeña de la misma que aún conserva sus propiedades. Pero la molécula es el resultado de la tendencia a combinarse de porciones materiales aún más pequeñas denominadas átomos, en las que se pueden subdividir.

Elementos naturales y artificiales

Existen dos variedades de átomos: los naturales (son 92 elementos que se encuentran en nuestro medio natural, p. ej. hidrógeno, uranio, etc.) y los artificiales, producidos por procedimientos de intervención humana; son aproximadamente 12 (p. ej. neptunio, plutonio, etc.).

Masa atómica (A) y número atómico (Z)

La masa o peso atómico o número másico (A) es la suma de las masas de protones y neutrones; es decir, es la suma de nucleones que posee el núcleo (en u.m.a.). El número atómico (Z) coincide con el número de protones y, por tanto, de electrones en un átomo neutro. Es el número de orden correspondiente a cada elemento en la tabla periódica.

Corteza (nube electrónica)

a) Características

• La corteza es muy dispersa, de gran tamaño y enorme volumen.
• La masa es prácticamente nula (≈ 0 u.m.a. — unidad de masa atómica — en comparación con la del núcleo).
• La carga eléctrica de los electrones es negativa; la corteza contiene estas partículas llamadas electrones.
• La corteza posee capas a distancias determinadas y fijas con respecto al núcleo (se denominan K, L, M, ... y hasta Q como máximo).
• Los electrones de las primeras capas están muy influenciados por el núcleo; por ello es difícil liberarlos de esa zona o capas. A esto se suma el hecho de que, a mayor número de protones que tenga el núcleo, mayor es la dificultad de “sacar” electrones de esas capas.
• Los electrones de las últimas capas determinan las propiedades químicas del átomo.
• El átomo en condiciones normales es neutro, pero en ocasiones puede ganar o perder electrones de su última capa; cuando esto sucede se producen iones, que pueden ser:
  • Positivos (cationes), si pierde uno o más electrones.
  • Negativos (aniones), si gana uno o más electrones.

b) Características del electrón

• Masa: ≈ 0 u.m.a. (9 · 10^-31 kg), prácticamente despreciable frente a la del núcleo.
• Carga eléctrica: negativa (–1).
• Notación: e⁻ (notación convencional: 0₋₁e).
• Los electrones pueden encontrarse en la corteza en dos estados:
  • Estado fundamental (de menor energía).
  • Estado excitado (ocupan niveles energéticos superiores, más alejados del núcleo).

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