Quimica

Capítulo I

Química
Estructura atómica y sistema periódico de los elementos

Estructura atómica

Los átomos son sistemas complejos y, prescindiendo de los distintos “modelos atómicos” que se han ido proponiendo a partir de finales del siglo pasado, como el de J. J. Thomsom, que suponía que el átomo era una esfera con electricidad positiva en la que estaban incrustados los electrones(partículas de poca masa y con carga negativa), a partir de la experiencia de Rutherford (bombardeo de átomos con partículas a), se fue perfilando la verdadera estructura del átomo. El átomo tiene un núcleo o parte central con un diámetro aproximado de 10-13 cm., en el que se encuentran concentrados su carga positiva y, prácticamente, toda su masa.

El volumen de ese núcleo es muy pequeño enrelación con el volumen total del átomo, cuyo diámetro es unas 100.000 veces mayor. Esto quiere decir que el núcleo atómico supone una concentración de masa elevadísima, de gran densidad.

En un átomo neutro, como se verá después en distintos esquemas atómicos, la carga negativa de los electrones está exactamente equilibrada por la de los protones del núcleo.

En definitiva, los átomos estánconstituidos por tres tipos de partículas elementales. Los neutrones que, como indica su nombre, no tienen carga eléctrica, pero sí una masa relativamente grande. Los protones, con una masa análoga a la de los neutrones y con carga positiva. Ambos tipos de partículas constituyen el núcleo del átomo. Fuera del núcleo y a distancias relativamente grandes se encuentran los electrones, partículas muy ligeras,de poca masa en relación con las anteriores y con carga negativa igual y de signo contrario a la de los protones.

En resumen, las partículas elementales poseen las características que se expresan en la siguiente Tabla:

Tabla Nº1


Si cada protón tiene una carga positiva, la carga total del núcleo coincidirá con el número de protones. Si, por ejemplo, el núcleo de átomo de litio tienetres protones y cuatro neutrones, la carga de ese núcleo es + 3.

Al número de protones que posee un átomo en su núcleo se le denomina “número atómico”, y suele designársele por Z. De acuerdo con lo que antes dijimos, el número atómico coincide también con el número de electrones del átomo neutro, porque “neutro” significa eléctricamente neutro y, por tanto, con igualdad de cargas positivas ynegativas.

Se llama masa atómica() a la suma de protones y neutrones que tiene un átomo dado en su núcleo. Los protones y neutrones constituyen las partículas pesadas, puesto que la masa del electrón, como se ve en la tabla anterior, es despreciable. La masa atómica suele designarse por la letra A.

Es corriente emplear símbolos sencillos con los que inmediatamente vemos la estructura de unátomo. Suele ponerse el número atómico como subíndice y la masa atómica como índice del símbolo de un determinado elemento. Así, por ejemplo, 39k19, indica que el átomo de potasio normal o neutro tiene Z = 19 y A = 39, es decir, posee 19 protones en el núcleo y también 19 electrones fuera del núcleo y 39 – 19 = 20 neutrones en el núcleo.

En efecto, se ha dicho que la masa atómica A = p + n = Z +n, siendo p el número de protones y n el número de neutrones. Luego, n = A – Z.

Conviene aquí señalar que no todos los átomos de un elemento o cuerpo simple poseen la misma masa; no responden al mismo “modelo” atómico y esto nos lleva a la existencia de isótopos.

Isótopos son átomos que poseyendo el mismo número de protones y de electrones, pero difieren en el de neutrones.

Así, elelemento o cuerpo simple litio, posee dos isótopos(), el 6li3 y el 7li3 ( Fig. 1) difieren en su núcleo – el segundo tiene un neutrón más que el primero – pero la parte externa, la configuración electrónica, es la misma en ambos.

Átomos de este tipo definen una “pléyade” o conjunto de isótopos que constituyen y definen a un elemento dado.

La masa atómica A de un elemento es la resultante...