El Átomo: Estructura Interna y Propiedades

Composición del Átomo

El átomo está formado por:

• Protones (p+): Se ubican en el núcleo del átomo.
• Neutrones (n°): Se ubican en el núcleo del átomo.
• Electrones (e-): Se ubican girando alrededor del núcleo.

El átomo es eléctricamente neutro, es decir, la cantidad de protones es igual a la cantidad de electrones. De la cantidad de protones se derivan dos conceptos:

• Z (Número Atómico): Representa la cantidad de protones que posee el átomo.
• A (Número Másico): Representa la cantidad de protones y neutrones que posee el átomo.

(Recordar que la masa del e- es 1837 veces más pequeña que la del p+ o n° y por eso se desprecia).

La identidad de un elemento está determinada siempre por el número de protones del átomo, es decir, por su número atómico.

Experimento de Rutherford

Ernest Rutherford disparó partículas alfa (+) contra finas láminas de oro para analizar sus átomos.

• La mayor parte atravesó la barrera.
• Otras fueron levemente desviadas.
• Unas pocas rebotaron en algo sólido, compacto y denso.

Según sus resultados, postuló que el átomo está formado por una región central llamada núcleo, que reúne la mayor parte de la masa atómica. En el átomo existen grandes espacios donde se encuentran los electrones.

Isótopos

Isótopos: Son átomos de un mismo elemento que poseen diferente número másico, es decir, diferente cantidad de neutrones.

Radiactividad

Corresponde al rompimiento de núcleos atómicos para transformarse en nuevos núcleos. La radiactividad fue descubierta por Henri Becquerel.

Descubrimiento de la Radiactividad

Henri Becquerel descubrió accidentalmente la radiactividad.

• Con el mineral de uranio que puso en una placa fotográfica, esta se veló.
• Concluyó que emitía radiación en forma espontánea.

Pierre y Marie Curie comenzaron a buscar otras sustancias radiactivas.

• Comprobaron que todos los minerales de uranio las emitían.
• Descubrieron el polonio (Po) y el radio (Ra).

Tipos de Emisiones Radiactivas

Emisiones radiactivas: Hay tres tipos, rayos Alfa (α), Beta (β) y Gamma (γ).

• Alfa: Partículas formadas por 2 protones y dos neutrones, carga igual a +2.

  • Es idéntica a un núcleo de helio (He).
  • Como tienen masa elevada, viajan con poca velocidad.
  • Tienen gran poder ionizante.

• Beta: También son haces de partículas y se representan como ⁰_-1e.

  • Son idénticas a los electrones, poseen carga -1.
  • Son 7000 veces más pequeñas que las alfa.
  • Viajan a una velocidad cercana a la luz.
  • Poseen poder de penetración medio.

• Gamma: Es una radiación electromagnética idéntica a la de la luz, pero con contenido energético muy superior.

  • Son como sutiles “agujas”, desprovistos de masa.
  • Atraviesan la materia con amplios recorridos sin ser detenidos fácilmente.
  • No poseen carga (0).

Elementos Radiactivos

Elementos Radiactivos: Existen núcleos de átomos estables, es decir, la cantidad de p+ y n° son iguales o hay mayor cantidad de neutrones, lo que permite su estabilidad. Existen núcleos de átomos inestables, es decir, la relación de p+ y n° hace que se escapen partículas de su núcleo, lo que se conoce como radiaciones.

Elemento Radiactivo: Son aquellos que poseen alguna proporción de átomos con núcleos inestables. Se van desintegrando en sucesivas etapas hasta formar núcleos estables. Todos los elementos cuyo Z > 83 son radiactivos.

Desintegración Nuclear

Ocurre en núcleos inestables para corregir la relación cuantitativa entre p+ y n°.

Se produce principalmente cuando:

• Los núcleos son de gran masa.
• Los núcleos poseen exceso de neutrones.
• Los núcleos poseen exceso de protones.

Núcleos de Gran Masa

Núcleos de gran masa: Ocurre en núcleos con Z ≥ 83. La fuerza de repulsión entre los p+ tiende a superar la fuerza nuclear. Para estabilizarse, liberan partículas alfa, es decir, 2 p+ y 2 n°.

Núcleos con Exceso de Neutrones

Núcleos con exceso de neutrones: Debe aumentar su cantidad de p+. Por lo que libera partículas negativas de su núcleo. Estos son rayos beta negativos.

Núcleos con Exceso de Protones

Núcleos con exceso de protones: Debe aumentar su cantidad de n°. Se liberan los positrones que corresponden a rayos beta positivos.

Conclusión: La desintegración radiactiva está determinada por la proporción de p+ y n° de un núcleo.

Vida Media

Es el tiempo que necesita la mitad de los átomos de una determinada muestra en sufrir un decaimiento radiactivo.

Energía Nuclear

Es la energía obtenida a partir de reacciones nucleares.

Reacciones Nucleares

En el núcleo del átomo existen dos tipos de fuerza:

• La de repulsión eléctrica que tiende a separar los protones.
• La fuerza nuclear que mantiene a los p+ y n° unidos.

Para romper un núcleo se debe vencer la fuerza nuclear y para agregarle p+ y n° se requiere superar la fuerza eléctrica.

“Ambos procesos liberan gran cantidad de energía nuclear”.

Las reacciones nucleares son de dos tipos:

• Fisión Nuclear: Cuando un núcleo pesado se somete a un bombardeo con neutrones, este se divide, se forman núcleos más pequeños y estables.

• Fusión Nuclear: Es la unión de dos núcleos pequeños para formar núcleos más pesados y estables. Para que se lleven a cabo, es necesario altas temperaturas, 100 millones de grados Celsius. No son contaminantes.