Apuntes FQ1_Nov2013

ÁTOMOS Y ELECTRONES
El átomo nuclear
¿Cómo conforman los electrones, los protones y los neutrones al átomo y cuántas
de cada una de éstas partículas fundamentales están presentes en el átomo?
¿Dónde están localizadas? ¿Cómo están dispuestas? Estas preguntas las
respondieron inicialmente Rutherford, Moseley y Bohr.
Los átomos radiactivos se encuentran en proceso de desintegración. En este
proceso,algunos átomos radiactivos emiten partículas alfa –cargadas
positivamente- las cuales son núcleos de átomos de helio. Rutherford quería
determinar cómo pasaban las partículas alfa a través del metal. En 1911 realizó un
experimento en el cual las partículas alfa de una fuente radiactiva se dirigían
contra la delgada lámina de oro. Las partículas alfa se detectaban mediante una
pantalla cubierta desulfuro de zinc, colocada alrededor de la lámina de oro. Una
pantalla de sulfuro de zinc emite luz cuando una partícula alfa choca con ella,
mostrando de esta forma en dónde se encuentra.
Este experimento demostró que la mayoría de las partículas alfa pasaban a través
de la lámina de oro. Algunas eran desviadas a diferentes ángulos cuando emergía
de la lámina de oro. Sin embargo, unas cuantas sereflejaban en la dirección de la
cual habían partido- sorprendente resultado-. Rutherford describió esto diciendo
“casi como si hubiera disparado una bomba de 15 pulgadas contra un pedazo de
papel y la bomba rebotase y le pegara”. Rutherford propuso una explicación
razonable a éste fenómeno: el átomo ha de ser principalmente un espacio
vacío, a través del cual la mayoría de las partículas alfapueden pasar con
facilidad; pero debe de estar presente un núcleo pequeño y pesado en el
centro del átomo. La repulsión entre las cargas positivas sobre las partículas alfa
y el núcleo atómico causa la dispersión de las partículas alfa que se observó.
La idea de que el átomo consta de un núcleo pequeño, denso y cargado
positivamente, rodeado por electrones a distancias relativamente grandes, seconoce como teoría del átomo nuclear.
Números atómicos
A partir de la dispersión de las partículas alfa, Rutherford pudo demostrar que el
átomo consta de un núcleo de carga positiva rodeado de electrones, pero no sabía
cuántos electrones se encontraban presentes en el átomo de un elemento en
particular. Este número llamado número atómico del elemento, fue determinado
por Moseley en 1912. El método deMoseley estaba basado en el hecho de que
cuando un átomo es bombardeado por rayos catódicos de alta energía o por
electrones, emite rayos X. Moseley encontró que la frecuencia de los rayos X
emitidos por un elemento estaba relacionada con su número atómico. Puesto que
la frecuencia de los rayos X puede determinarse experimentalmente, el número
atómico de un elemento puede calcularse a partir dedatos experimentales.
El número de electrones de un átomo es importante pero su reacomodo es aún
más importante para la química. Las evidencias acerca del reacomodo de los
electrones en los átomos fueron deducidas inicialmente a partir del estudio del
espectro de los elementos.
En cualquier átomo el número total de electrones es igual al de protones; de tal
forma, el átomo, como un todo, eseléctricamente neutro. Los átomos están
formados por un núcleo (formado por protones y neutrones), de tamaño reducido y
cargado positivamente, rodeado por una nube de electrones, que se encuentran
en la corteza.
El número de protones que existen en el núcleo, es igual al número de electrones
que lo rodean. Este número es un entero, que se denomina número atómico y se
designa por la letra, "Z".

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La sumadel número de protones y neutrones en el núcleo se denomina número
másico del átomo y se designa por la letra, "A".
El número de neutrones de un elemento químico se puede
calcular como A-Z, es decir, como la diferencia entre el
número másico y el número atómico. No todos los átomos
de un elemento dado tienen la misma masa. La mayoría de
los elementos tiene dos ó más isótopos, que se definen...