domingo, 26 de diciembre de 2010

Conceptos Básicos acerca de la estructura de la Materia

Como ya se comentó en el artículo introductorio, la Materia es el objeto de estudio de la Química y se define como "todo lo que ocupa un espacio en el Universo". En ciencias se denomina "Universo" a todo lo existente y "Sistema" a la parte del Universo que es aislada con el fin de estudiarla.
Es de gran importancia tener claros dichos conceptos antes de comenzar cualquier curso de ciencias (por más básico que sea), ya que nos ayudarán a razonar mejor situaciones de mayor complejidad en el transcurso de nuestro estudio.
A continuación aprenderemos los conceptos fundamentales acerca de la estructura de la materia, para luego avanzar un poco más hacia la comprensión de los fenómenos naturales que nos rodean....
Átomo:
Un átomo es la menor cantidad de un elemento que puede existir, por lo que es la partícula más pequeña que puede participar en una reacción química. Es una partícula neutra cuyo diámetro está comprendido entre 1 y 5 Å (1 Å = 1 x 10-10m)
*La masa de los átomos es muy pequeña y para medirla se usa una unidad denominada "unidad de masa atómica" (uma).


De acuerdo al modelo actual, en un átomo se pueden diferenciar dos zonas con características muy diferentes: 
•núcleo
•periferia



Núcleo:
El núcleo es la zona central del átomo, muy masiva (se concentra prácticamente toda la masa del átomo).
El diámetro del núcleo es del orden de 10-4 Å (unas 10000 veces menor que el diámetro del átomo)
Es una zona con carga positiva donde se encuentran partículas llamadas en general nucleones que son el protón y el neutrón.


Periferia:
La periferia es un espacio energético que rodea al núcleo, con masa despreciable frente a la masa del mismo, y de diámetro mucho mayor que el del núcleo.
Esta zona tiene carga negativa y acá se encuentra la partícula llamada electrón

*Es el movimiento del electrón en torno al núcleo el que determina la forma de la periferia.

Características de las partículas subatómicas fundamentales:










*El número de cargas positivas del núcleo es igual al número de cargas negativas de la periferia, por lo tanto en un átomo se cumple que:  Nº de p+ = Nº de e-


Número Atómico (Z): Es el número que indica la carga del núcleo, o sea el número de protones que tiene un átomo en su núcleo. Como el átomo es neutro este número indica también el número de electrones de la periferia.
Todos los átomos del mismo elemento tienen el mismo número atómico, por lo que se lo considera característico de cada átomo y es el número según el cual, en orden creciente, se ubican los elementos en la Tabla Periódica. 
Se coloca como subíndice, a la izquierda del símbolo del elemento: zE

Número de masa (A): Es un número entero que indica el número de nucleones, o sea el número de protones más el número de neutrones, que tiene un átomo en el núcleo.
No todos los átomos del mismo elemento tienen el mismo número de masa, siendo denominados "Isotopos" los átomos de un mismo elemento que difieren en el N° másico.
El número de masa no aparece en la tabla periódica, por lo que se deben consultar otras tablas para conocer el número de masa de un elemento (no es lo mismo número de masa que masa atómica).
Se coloca como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento o a continuación del símbolo separado por un guión:    AE       ó     E-A

Ion:
Un ion es una partícula con carga eléctrica.
1) Si un átomo pierde uno o más e-, porque los transfiere a otro, queda con Nº de p+ > Nº de e- tiene carga positiva, es un ion positivo o catión.
2) Si un átomo gana uno o más e-, porque los acepta de otro, queda con Nº de p+ < Nº de e- tiene carga negativa es un ion negativo o anión.

Nucleido o Nucleído:
Es una especie atómica con número definido de protones y de neutrones distribuidos con cierto orden en el núcleo. 
Si se conoce Z y A de un átomo se puede determinar el número de neutrones.
*La variación en el número de protones origina un elemento químico distinto.
*Si varía la cantidad de neutrones, el elemento químico no cambia pero el nucleido sí.

*Todos los átomos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades químicas, porque éstas dependen de la estructura de la periferia de los átomos.
*Todos los átomos del mismo nucleido tienen las mismas propiedades desde el punto de vista nuclear, porque éstas dependen de la estructura de los núcleos.

Isotopos:
De un mismo elemento pueden existir átomos con diferente número de masa.
Son átomos con igual número atómico, porque son del mismo elemento, pero con diferente número de neutrones porque tienen diferente número de masa. Se les llama isótopos.


Los isótopos de un elemento:
•Existen en la naturaleza en diferentes porcentajes.
No son todos igualmente estables, ya que algunos son radiactivos (radioisótopos).


Masa Atómica:
Es la masa de un átomo. 
Es una masa atómica promedio, que surge de considerar la masa atómica de todos los isotopos de un elemento que existen en la naturaleza, teniendo en cuenta el porcentaje de cada uno de ellos.  Se expresa en uma y es el número que está en la Tabla Periódica.

Una uma es una unidad de masa atómica. Se define como 1/12 de masa atómica del C-12.
Se cumple que:
1 mol de uma = 1 g
1 uma = 1/ 6,023 x 10
23 g = 1,66 x 10 -24 g = 1,66 x 10-27 kg

Mol:
Un mol se define como cantidad de materia que tiene tantas partículas como átomos hay en 12 g del isótopo C-12. 
La definición se refiere al C-12, aunque es aplicable a todos los demás elementos de la tabla periódica (considerando sus respectivas masas atómicas).
El número de partículas de un mol es el número de Avogadro = 6,023 x 1023

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