Porque es importante conocer la estructura del atomo

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Porque es importante conocer la estructura del atomo

Cuál es la importancia de la estructura atómica

Mucho antes de finales del siglo XIX, se sabía que la aplicación de un alto voltaje a un gas contenido a baja presión en un tubo sellado (llamado tubo de descarga de gas) hacía que la electricidad fluyera a través del gas, que entonces emitía luz (Figura \(\PageIndex{1})). Los investigadores que intentaban comprender este fenómeno descubrieron que también se emitía una forma inusual de energía desde el cátodo, o electrodo con carga negativa; esta forma de energía se denominó rayo catódico.

Figura \ (\PageIndex{1}): Un tubo de descarga de gas que produce rayos catódicos. Cuando se aplica un alto voltaje a un gas contenido a baja presión en un tubo de descarga de gas, la electricidad fluye a través del gas y se emite energía en forma de luz. Imagen utilizada con permiso (CC BY-SA-NC).

En 1897, el físico británico J. J. Thomson (1856-1940) demostró que los átomos no eran la forma más básica de la materia. Demostró que los rayos catódicos podían ser desviados, o curvados, por campos magnéticos o eléctricos, lo que indicaba que los rayos catódicos estaban formados por partículas cargadas (Figura \(\PageIndex{2})). Y lo que es más importante, midiendo el grado de desviación de los rayos catódicos en campos magnéticos o eléctricos de distinta intensidad, Thomson pudo calcular la relación masa-carga de las partículas. Estas partículas eran emitidas por el cátodo cargado negativamente y repelidas por el terminal negativo de un campo eléctrico. Dado que las cargas similares se repelen y las opuestas se atraen, Thomson llegó a la conclusión de que las partículas tenían una carga neta negativa; estas partículas se denominan ahora electrones. Más relevante para el campo de la química, Thomson descubrió que la relación masa-carga de los rayos catódicos es independiente de la naturaleza de los electrodos metálicos o del gas, lo que sugería que los electrones eran componentes fundamentales de todos los átomos.

Diagrama del átomo

¿Qué es un átomo? Los átomos son bloques de construcción. Si quieres crear un lenguaje, necesitarás un alfabeto. Si quieres construir moléculas, necesitarás átomos de diferentes elementos. Los elementos son el alfabeto del lenguaje de las moléculas.

Cada elemento es un poco diferente del resto. En inglés, sabes que la «B» es diferente de la «C». En química, «B» también es diferente de «C» porque el boro (B) y el carbono (C) son elementos diferentes con átomos que tienen estructuras diferentes. Los átomos se definen como las unidades más pequeñas de materia que tienen las propiedades de un elemento individual.

¿Hay piezas de materia más pequeñas que un átomo? Claro, los átomos están formados por partículas de materia más pequeñas e incluso más pequeñas. Sin embargo, esas partículas más pequeñas no tienen las propiedades de un elemento. Los electrones de un átomo de oro (Au) son los mismos que los de un átomo de neón (Ne). En química, nos gusta estudiar los átomos porque el Universo gira en torno a las propiedades de los elementos, no necesariamente a las propiedades de un electrón o un protón.

Estructura del átomo

En 1897, J. J. Thomson descubrió la existencia del electrón, marcando el inicio de la física atómica moderna. Los electrones con carga negativa siguen un patrón aleatorio dentro de unas envolturas energéticas definidas alrededor del núcleo. La mayoría de las propiedades de los átomos se basan en el número y la disposición de sus electrones. La masa de un electrón es de 9,1 x 10-31 kilogramos.

Uno de los dos tipos de partículas que se encuentran en el núcleo es el protón. La existencia de una partícula con carga positiva, el protón, en el núcleo fue demostrada por Sir Ernest Rutherford en 1919. La carga del protón es igual pero opuesta a la carga negativa del electrón. El número de protones en el núcleo de un átomo determina qué tipo de elemento químico es. Un protón tiene una masa de 1,67 x 10-27 kilogramos.

El neutrón es el otro tipo de partícula que se encuentra en el núcleo. Fue descubierto por un físico británico, Sir James Chadwick. El neutrón no tiene carga eléctrica y tiene la misma masa que el protón. Al carecer de carga eléctrica, el neutrón no es repelido por la nube de electrones ni por el núcleo, lo que lo convierte en una herramienta útil para sondear la estructura del átomo.

Qué es el átomo

Ya conoces la definición de átomo… ¡pero eso está muy lejos de conocerlo! Los átomos son estructuras extremadamente importantes que componen todos los materiales de la Tierra. Los átomos están en nuestro cuerpo y se unen para formar moléculas, que constituyen la materia.

En la historia de los átomos profundizaremos en la teoría atómica de Dalton. Pero como introducción, la teoría atómica era una teoría que justificaba la idea de que toda la materia está formada por átomos. Esto significa que casi todo lo que existe en el mundo está formado por átomos.

Para crear la materia que existe en la tierra, los átomos deben estar unidos por algo. La atracción que mantiene a los átomos unidos entre sí se llama enlace químico, que mantiene a los átomos unidos por la carga positiva de un átomo y la carga negativa de otro. La carga positiva proviene del núcleo de un átomo y la carga negativa proviene de la nube de electrones de otro átomo. El enlace de dos átomos no son los átomos en sí, sino la fuerza entre ellos. Los cuatro tipos principales y más comunes de enlace son el covalente molecular, el covalente de red, el iónico y el metálico.