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                       LA NATURALEZA ATÓMICA DE LA MATERIA

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                       LA NATURALEZA ATÓMICA DE LA MATERIA

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La naturaleza esta constituida por seres vivos  y materia, cuyas partículas mas pequeñas son llamadas átomos.

Las hipótesis atómicas

La idea de que la materia está formada por átomos, se remonta a los griegos en el siglo V A. C.  Los investigadores de la naturaleza de entonces se preguntaban si la materia era continua o no.  Se podría creer que toda materia esta compuesta por átomos diferentes, lo cual es falso.
Aristóteles, el más famoso de los filósofos griegos de la Antigüedad no creía en la idea de los átomos. El impartía que la materia se forma por la combinación de los 4 elementos: tierra, agua, aire y fuego.
Años más tarde, Jhon Dalton retomó la idea atómica proponiendo que toda materia está constituida por átomos.  Después, Robert brown, realizando un análisis de granos de polen suspendidos en agua, notó que estas partículas se mueven de la misma forma, llamándolas movimiento browniano. Sin embargo,  Albert Einstein dedució este estudio y en el mismo año dio a conocer su teoría de la relatividad espacial.

Richard Feynman destacó la importancia de los átomos y mencionó una frase muy importante que se retomaría en la actualidad:  “Todas las cosas están formadas por átomos, pequeñas partículas animadas en movimiento perpetuo, que se atraen entre sí cuando están un poco alejadas, pero que se repelen al acercarse entre sí.” Una vez dicho eso, se pudo reflejar como fundamento de la ciencia.

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Características de los átomos

Son increíblemente pequeños.  Los átomos son numerosos. Hay cerca de 100,000,000,000,000,000,000,000 átomos en un gramo (un dedal) de agua. En notación científica, son 10²³ átomos. También podemos hacer comparaciones importantes como decir que  la cantidad 10²³ es enorme, más que el número de gotas de agua en todos los lagos y ríos del mundo. De manera que hay más átomos en un dedal lleno de agua que gotas de agua en los lagos y ríos del mundo.
En la atmósfera hay unos 10²² átomos en un litro de aire. Estos  se mueven por todos lados.  En los sólidos, la tasa de “migración” es baja; en los líquidos, alta; y en los gases, la más alta.  En la atmósfera, los átomos y las moléculas se dispersan con mayor facilidad que en el océano: en el aire se mueven con rapideces de hasta 10 veces la rapidez del sonido.

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Imágenes atómicas

El ser humano no es capas de ver a luz visible los átomos, puesto que son muy pequeños e inclusive más pequeños que las longitudes de onda de luz.
En 1970 se hizo un micrográfico de electrones   que no se hizo con luz, sino con un delgado haz de electrones en un microscopio electrónico de barrido desarrollado por Albert Crewe.
Por la necesidad de ver a interior los átomos, se formaron los modelos, siendo estos una abstracción que ayuda a visualizar lo que no se puede observar y también realizar predicciones acerca de partes de la naturaleza que no se han visto.
El modelo más familiar del átomo es semejante al del sistema solar. En ambos, la mayoría del volumen es espacio vacío. En el centro se concentra la mayor cantidad de masa y alrededor del núcleo hay electrones en órbita, atraídos eléctricamente hacia el núcleo, que tiene una carga positiva neta.

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Estructura atómica

El núcleo atómico concentra casi toda la masa de un átomo, aunque sólo ocupa algunas milésimas de billonésima de su volumen. Por lo tanto, el núcleo es extremadamente denso.
Cabe mencionar que cuando  los núcleos de dos o más átomos entran en contacto,  puede efectuarse una reacción nuclear violenta. Son las reacciones de fusión termonuclear y suceden en los centros de las estrellas, y es lo que a final de cuentas las hace brillar.
El principal bloque constituyente del núcleo es el nucleón, el cual a la vez está compuesto por partículas fundamentales llamadas quarks,  cuando un nucleón está en estado eléctricamente neutral, es un neutrón; cuando está en estado eléctricamente cargado es un protón.
El número de protones en el núcleo está eléctricamente balanceado por un número igual de electrones que giran en torno al núcleo.  Sin embargo, cuando los átomos se juntan, a veces los electrones negativos en un átomo pueden estar más cerca del núcleo positivo de otro átomo, lo cual da como resultado una atracción neta entre los átomos.

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Los elementos

Cuando una sustancia está compuesta por átomos del mismo tipo, decimos que tal sustancia es un elemento.
Si una sustancia contiene sólo un tipo de átomo, correctamente la llamamos un elemento. Un átomo de un elemento específico es la muestra más pequeña de ese elemento. Aunque átomo y elemento a menudo se utilizan de forma indistinta, se prefiere usar elemento cuando se refiere a cantidades macroscópicas.
Los átomos conocidos están constituidos con el 90% de hidrógeno, pues es el más ligero de todos los elementos. Luego está el helio, quien es el segundo más ligero que constituye al resto de los átomos.  Los átomos más pesados a nuestro alrededor se generaron por la fusión de elementos más ligeros en la profundidad caliente y con alta presión de las estrellas.
Tan sólo 100 elementos distintos conforman todos los materiales que conocemos. En la actualidad se conocen más de 112 elementos. De los cuales cerca de 90 se presentan en la naturaleza. Los otros se producen en laboratorio con aceleradores atómicos de alta potencia y reactores nucleares.

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La tabla periódica de los elementos e isótopos

Los elementos se clasifican de acuerdo con la cantidad de protones que contienen sus átomos. Esa cantidad es el número atómico. EL ordenamiento de los elementos según sus números atómicos forma la tabla periódica de los elementos.
La tabla periódica presenta los átomos de acuerdo con su número atómico y de acuerdo con su ordenamiento eléctrico.  Al avanzar hacia abajo de la tabla, cada elemento tiene una capa más de electrones que el de arriba. Las capas internas están llenas a toda su capacidad, y la capa externa puede estarlo o no, dependiendo del elemento.
La mayoría de los científicos consideran la tabla periódica como el organigrama más elegante alguna vez diseñado.  Los elemento forman hasta siete capas y cada una tiene su propia capacidad en electrones.  El modelo del átomo ha evolucionado gracias a los nuevos hallazgos. El modelo clásico del átomo dio forma a un modelo que considera que el electrón es una onda estacionaria, muy distinta a una partícula en órbita. A este modelo se le llamó modelo cuántico y es  es el estudio del mundo a pequeña escala que incluye la predicción de las propiedades ondulatorias de la materia.
La masa total de un átomo se llama masa atómica. Es la suma de las masas de todos sus componentes (electrones, protones y neutrones). Como los electrones son mucho menos masivos que los protones y los neutrones, su contribución con la masa atómica es insignificante. Los átomos son tan pequeños que expresar su masa en unidades de gramos o en kilogramos resulta impráctico; sin embargo, los científicos definieron especialmente una unidad llamada unidad de masa atómica o uma.  El número de masa atómica de cada elemento de la tabla periódica es el promedio ponderado de las masas de esos isótopos, basada en la frecuencia de cada uno sobre la Tierra.

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Mapa mental sobre compuestos y mezclas

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Moléculas

Una molécula está formada por dos o más átomos unidos al compartir electrones entre sí.  Al cambiar un átomo en una molécula se puede producir una inmensa diferencia. Ante la diversidad de elementos químicos existentes en la naturaleza, cabe preguntarse cuál es la razón por la que unos átomos se reúnen formando una molécula y otros no. Una primera respuesta puede hallarse en la tendencia observada en todo sistema físico a alcanzar una condición de mínima energía. Aquella agrupación de átomos que consiga reducir la energía del conjunto dará lugar a una molécula, definiendo una forma de enlace químico que recibe el nombre de enlace covalente. Esta unión química permite que dicho enlace no se disocie con facilidad y de esta manera se forma una molécula.Es fundamental conocer que se requiere energía para separar las moléculas.

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Antimateria

Mientras que la materia está formada por átomos con núcleos cargados positivamente, y por electrones con carga negativa, la antimateria está formada por átomos con núcleos negativos y electrones positivos, o positrones.
Los mencionados positrones fueron descubiertos por los rayos cósmicos que bombardean la atmósfera terrestre en 1932.  Un positrón tiene la misma masa que un electrón, y su carga tiene la misma magnitud, pero signo contrario.  Los antiprotones tienen la misma masa que los protones, pero tienen carga negativa.  Las partículas neutras (como el neutrón) también tienen antipartículas, iguales en masa y en algunas otras propiedades, pero contrarias en otras. Para toda partícula hay una antipartícula. Hasta hay antiquarks.
La fuerza gravitacional no distingue entre materia y antimateria; ambas se atraen entre sí. También, no hay medio para decir si algo está hecho de materia o de antimateria por la luz que emite.  No puede haber materia y antimateria en nuestra cercanía, al menos no en cantidades apreciables o durante tiempos apreciables, porque algo hecho de antimateria se transformaría por completo en energía radiante tan pronto tocara la materia, consumiendo en el proceso una cantidad igual de materia normal.

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Poster sobre Materia oscura