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El átomo es la unidad más básica de la materia con propiedades de un elemento químico. El átomo es el componente fundamental de toda la materia o sea, todo lo que existe en el universo físico conocido está hecho de átomos. Todo el universo, todas las estrellas, galaxias, planetas y demás cuerpos celestes también están hechos de átomos.

Los átomos se agrupan formando moléculas y estas constituyen todos los materiales que conocemos con las características físicas y químicas que observamos.

En este artículo de GEOenciclopedia, te explicamos cuáles son las características del átomo, su estructura, sus partes y su historia.

Aunque el átomo es una unidad básica, está compuesto de tres subestructuras:

Estas partículas subatómicas tienen un orden en particular dentro del átomo. Los protones y los neutrones forman el núcleo atómico mientras que los electrones orbitan alrededor de este. Adicionalmente, estas partículas están definidas por su carga eléctrica, donde los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones negativa y los neutrones como su nombre lo indica, no tienen carga alguna, aunque aportan otras características al átomo.

Otra particularidad importante de estas partículas es la masa. La mayor parte de la masa se encuentra en el núcleo, o sea, en los protones y los neutrones. Un protón tiene aproximadamente 1,800 veces la masa de un electrón. Los electrones orbitan alrededor del núcleo en una nube que tiene un radio de aproximadamente 10,000 veces el tamaño del núcleo.

El número de protones y electrones define a cada uno de los elementos de la tabla periódica y su número es representado en ella como el número atómico. La cantidad de protones y electrones es la misma en un átomo determinado lo cual hace que su carga total sea neutral. La mayoría de los átomos, aunque no todos, tienen al menos tantos neutrones como protones. Si agregamos un protón adicional a un átomo, se crea un nuevo elemento y si agregamos un neutrón, creamos un isótopo, o sea un átomo del mismo elemento pero con mas masa.

El átomo de hidrógeno es la excepción ya que no contiene neutrones, solo está formado de un protón y un electrón.

El progreso tecnológico llevó al descubrimiento de nuevas partículas subatómicas aparte de las tres básicas que mencionamos y que han supuesto grandes avances en el entendimiento de la estructura y el funcionamiento del átomo como los quarks, los leptones y los bosones.

Núcleo

El núcleo atómico está formado de protones y neutrones que en conjunto se llaman nucleones y contienen casi la totalidad de la masa del átomo. Un 99.999% de la masa se encuentra en estas dos estructuras, los protones y los neutrones, que según el modelo estándar se encuentran unidos por la "fuerza nuclear fuerte". Esta fuerza también conocida como "interacción nuclear fuerte" o simplemente "fuerza fuerte" vence la repulsión electromagnética que existe entre dos protones que tienen la misma carga eléctrica y los mantiene unidos entre sí junto a los neutrones que no tienen carga. La Tierra contiene aproximadamente 1.33 × 1050 átomos.

Protones

Portadores de la carga positiva, los protones son parte del núcleo y aportan casi la mitad de la masa de un átomo. Con ligeramente menos masa que los neutrones, los protones tienen una masa de 1.67x10-27 Kilogramos o sea 1836 veces la masa de un electrón. La masa de un protón es 99.86% la masa de un neutrón.

El número de protones determina de qué elemento de la tabla periódica estamos hablando. En este sentido, un átomo de sodio tiene 11 protones, uno de carbono seis, uno de oxígeno 8 o uno de Uranio 92. Si vemos la tabla periódica podremos observar que este número de protones equivale al número atómico de cada uno de estos elementos.

Quarks

Los protones y los neutrones están compuestos de un par de partículas llamadas quarks y gluones. Los protones contienen dos quarks ascendentes de carga positiva (+2/3) y un quark descendente con carga negativa (-1/3), mientras que los neutrones contienen un quark ascendente y dos quarks descendentes. Los gluones son responsables de unir a los quarks entre sí.

Neutrones

El otro elemento del núcleo son los neutrones con una masa ligeramente superior a la de los protones o lo que es equivalente a 1.69x 10-27 Kilogramos o 1839 veces la masa de un electrón. Igual que los protones, los neutrones están hechos de quarks pero tienen uno ascendente con carga (+2/3) y dos descendentes con carga (-1/3) cada uno lo que da una carga neta de cero.

Electrones

La partícula más pequeña del átomo son los electrones que son más de 1800 veces más pequeños que los protones y los neutrones, ya que tienen una masa de 9.109x10-31 kilogramos lo que equivale a 0.054% de la masa del átomo.

Los electrones orbitan el núcleo del átomo en una órbita con un radio de unas 10,000 veces el tamaño del núcleo formando lo que se conoce como la nube de electrones. Estos son atraídos a los protones del núcleo por la fuerza electromagnética que atrapa a los electrones en un "pozo de potencial" electrostático alrededor del núcleo.

Para encontrar la cantidad de protones, electrones y neutrones en el átomo de un elemento determinado se pueden hacer de la siguiente manera: busca una Tabla Periódica y encuentra el elemento que deseas.

En la información de todas las tablas periódicas, está el número atómico y el peso atómico de cada elemento. El número atómico es el número que se encuentra en la esquina superior izquierda y el peso atómico es el número ubicado en la parte inferior, como en este ejemplo para uranio.

El número de protones

El número atómico que vemos en la parte superior izquierda es la cantidad de protones en un átomo de un elemento. En este ejemplo, el número atómico del Uranio es 92. Esto nos dice que un átomo de Uranio tiene 92 protones en su núcleo. Lo interesante aquí es que cada átomo de uranio tiene necesariamente 92 protones. Si un átomo no tiene 92 protones, no puede ser un átomo de uranio. Agregar o eliminar protones del núcleo de un átomo crea un elemento diferente. Por ejemplo, eliminar un protón de un átomo de uranio crea un átomo de protactinio.

El número de electrones

Los átomos no tienen carga eléctrica neta, esto significa que hay equilibrio entre los protones cargados positivamente y los electrones cargados negativamente. Los átomos deben tener el mismo número de protones y electrones para lograr esto. En nuestro ejemplo por consiguiente, un átomo de uranio debe contener 92 electrones, ya que contiene 92 protones.

Un átomo puede ganar o perder electrones, convirtiéndose en lo que se conoce como un ion. Un ion no es más que un átomo cargado eléctricamente. Agregar o eliminar electrones de un átomo no cambia qué elemento es, solo su carga neta.

Por ejemplo, eliminar un electrón de un átomo de uranio forma un ion de uranio, que generalmente se escribe como U+. El signo más (+) significa que este es un ion de carga positiva. Está cargado positivamente porque un electrón cargado negativamente se eliminó del átomo. Los 91 electrones restantes fueron superados en número por los 92 protones cargados positivamente, lo que resultó en una carga de +1.

El número de neutrones

El peso atómico es básicamente una medida del número total de partículas en el núcleo de un átomo. En realidad, no es tan directo. El peso atómico es un promedio ponderado de todos los isótopos naturales de un elemento en relación con la masa de carbono-12.

Aunque la masa no se encuentra en la tabla periódica, todo lo que tiene que hacer es redondear el peso atómico al número entero más cercano. En nuestro ejemplo, el número de masa del uranio es 238 ya que su peso atómico, 238.03. El número de masa es un recuento del número de partículas en el núcleo de un átomo y como el núcleo está formado por protones y neutrones. Entonces:

Número de masa = (Número de protones) + (Número de neutrones)

Para el uranio, esta ecuación se convierte en: 238 = (Número de protones) + (Número de neutrones)

Como sabemos, los protones es de 92 por lo que despejando esta simple ecuación podemos determinar que el uranio tiene 146 neutrones.

En resumen:

1. Protones = número atómico.

2. Electrones = número atómico

3. Neutrones = masa atómica redondeada - número atómico.

El término átomo proviene de una palabra griega que significa " indivisible" y por increíble que parezca hace más de dos mil años un grupo de filósofos griegos creo el primer modelo atómico. Este modelo se le atribuye a Demócrito (470-380 A.C.) quien consideraba que la materia no se puede seguir dividiendo después de llegar al elemento básico e indivisible: el átomo.

Pasaron más de dos mil años para que John Dalton, un químico-físico británico propusiera un nuevo modelo que sentó las bases de una nueva rama de la física. A partir de eso, toda una generación de genios de la física crearon nuevos modelos atómicos con importantes aportaciones cada uno de ellos. Los principales modelos que han sido propuestos en la historia son:

1. Modelo atómico de Demócrito.

2. Modelo de Dalton.

3. Modelo de Thomson.

4. Modelo de Rutherford.

5. Modelo de Bohr

6. Modelo se Sommerfeld.

7. Modelo de Schrödinger.

Después de la básica pero muy brillante explicación de los filósofos griegos Demócrito, Epicuro y Leucipo acerca del átomo y la composición de la materia, pasaron más de 2000 años para que se postulara una nueva teoría sobre el modelo atómico que fuera tomada en cuenta por la comunidad científica.

En 1804 John Dalton, un químico británico, se basó en las ideas de los griegos para presentar un modelo atómico que igual afirmaba la indivisibilidad del átomo y su unión como estructura básica para formar la materia. Adicionalmente, Dalton agregó que todos los átomos de un elemento son idénticos y tienen diferentes pesos y propiedades únicos comparados con otros elementos.

Otra gran aportación la hizo el ruso Dmitri Mendelev que en 1869 hizo una clasificación de los elementos según su masa atómica lo que fue el inicio de la hoy conocida como tabla periódica.

Otro británico, el físico Joseph Thomson descubrió en 1897 el electrón, lo que dio inicio a un modelo con cargas eléctricas positivas y negativas lo que implícitamente indicaba que los átomos se podían dividir. Unos años más tarde, Thomson propuso su modelo atómico que describía la estructura del átomo con electrones flotando en una sustancia de carga positiva.

Más tarde, Ernest Rutherford, un discípulo de Thomson, propuso en 1911 un nuevo modelo en el que los electrones orbitaban alrededor del núcleo y había un espacio vacío entre ellos. En esencia, el modelo del átomo de Rutherford sigue siendo el modelo básico que se usa hoy en día. Adicionalmente, Rutherford predijo el neutrón en 1920 por lo que fue agregado a este modelo y fue la primera vez que apareció en uno.

El modelo de Rutherford sin embargo, presentaba varias incongruencias a leyes básicas de la física, principalmente las leyes del Electromagnetismo, por lo que Niels Bohr propuso más tarde un nuevo modelo que trataba de conciliar estas diferencias.

Posteriormente, otros científicos propusieron o mejoraron el modelo atómico, como Arnold Sommerfeld, Erwin Schrödinger que desarrolló el modelo cuántico del átomo, Werner Heisenberg y Murray Gell-Mann y George Zweig estos últimos creadores del modelo con quarks.

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Qué es el Átomo - Características, Estructura, Partes e Historia

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El átomo es la unidad más básica de la materia con propiedades de un elemento químico. El átomo es el componente fundamental de toda la materia o sea, todo lo que existe en el universo físico conocido está hecho de átomos. Todo el universo, todas las estrellas, galaxias, planetas y demás cuerpos celestes también están hechos de átomos.

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¿Qué es la química?

Química es la ciencia que estudia la materia, cómo está compuesta, sus propiedades y cómo se transforman sus estructuras tras sufrir diversos procesos o reacciones que afectan sus moléculas y átomos.

Cabe mencionar que materia es todo aquello que nos rodea, compuesto por moléculas y átomos que reaccionan ante diversos cambios químicos, y que puede relacionarse con la liberación de energía en algunos casos.

Los estudios en química se realizan en laboratorios y emplean el método científico. Esto ha permitido el descubrimiento de diversas materias, sus composiciones, cómo se relacionan o transforman. De allí que se hayan descubiertos elementos que resultan básicos en otros estudios científicos.

Ramas de la química

La química es un ciencia que abarca gran cantidad de áreas de estudio que han generado diferentes ramas o clasificaciones de los estudios de química.

Química orgánica

La química orgánica es una de las principales ramas de la química, desde la cual se estudian los elementos y compuestos químicos que contienen el carbono (enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno).

Algunos ejemplos de estas sustancias son el metano (CH ₄) y el ácido acético (CH ₃ COOH). Entre otras utilidades, la química orgánica permite el estudio y análisis de las bases moleculares de los seres vivos.

Vea también Química orgánica

Química inorgánica

La química inorgánica también es una de las ramas más importantes, ya que estudia los elementos y compuestos químicos que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, así como los ácidos y las bases. Algunos ejemplos de estas sustancias son el agua (H ₂O) y el óxido férrico (Fe ₂O ₃).

Vea también Química inorgánica

Bioquímica

Estudia la composición, la interacción y las reacciones químicas a nivel molecular de los seres vivos, por tanto, se trata de estudios que se centran en comprender cómo funcionan los organismos. Esta rama está asociada con los estudios de la genética y la biología molecular.

Química analítica

Rama de la química que estudia la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos químicos y/o fisicoquímicos. Puede ser cuantitativa y/o cualitativa. La química analítica es ampliamente aplicada en los procesos de control de calidad en las industrias.

Fisicoquímica

Es la rama de la química que estudia la materia tomando en cuenta tanto sus propiedades físicas y como químicas, lo que posibilita establecer modelos y/o teorías de estudio.

Química industrial

La química industrial es la rama de la química que orientada a la producción de materiales y productos químicos en un entorno industrial. También se denomina como química industrial a una carrera de Ingeniería enfocada en esta materia.

Objeto de estudio de la química

El objeto de estudio de la química es la materia, incluso, los organismos vivos (animales, plantas, personas). Por tanto es una ciencia que se enfoca en comprender cómo se estructura, compone, transforma y funciona, en especial desde las estructuras más pequeñas que son los átomos y las moléculas.

Importancia de la química

La importancia de la química recae en el estudio que es la materia y de los organismos vivos a fin de comprender mejor cómo funciona todo a nuestro alrededor y en nuestro cuerpo.

Por ejemplo, cómo se ve afectado un material al mezclarse con otro, de qué manera se pueden desarrollar productos en función de generar mejor calidad de vida, entre muchas otras cosas.

La química y sus aplicaciones está en muchas de las actividades que realizamos a diario, de allí que se trate de una de las ciencias más importantes.

Vea también:

Cómo citar: "Química". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/quimica/ Consultado:

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Química es la ciencia que estudia la materia, cómo está compuesta, sus propiedades y cómo se transforman sus estructuras tras sufrir diversos procesos o reacciones que afectan sus moléculas y átomos. Cabe mencionar que materia es todo aquello que nos rodea, compuesto por moléculas y átomos que reaccionan ante diversos cambios químicos, y que puede relacionarse con la liberación de energía en algunos casos.

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Te explicamos qué es la materia y cuáles son sus propiedades químicas y físicas. Además, cómo se clasifica y algunos ejemplos de materia.

¿Qué es la materia?

Llamamos materia a todo aquello que ocupa un lugar determinado en el universo o espacio, posee una cantidad determinada de energía y está sujeto a interacciones y cambios en el tiempo, que pueden ser medidos con algún instrumento de medición.

Desde un punto de vista químico, la materia es el conjunto de los elementos constituyentes de la realidad perceptible, o sea, lo que constituye las sustancias a nuestro alrededor y a nosotros mismos. La química es la ciencia que se ocupa de estudiar la composición y transformación de la materia.

Empleamos el término materia como un sinónimo de , es decir, de la cosa de la que están hechos los objetos, y la comprendemos científicamente como algo distinto a las fuerzas o energías, que están más referidas a las dinámicas que interactúan con los objetos.

La materia se encuentra en todas partes y en cualquier estado físico ( sólido, líquido, gaseoso, plasma). Hay materia en el aire que se respira, así como en un vaso de agua. Todo lo que vemos, sentimos y tocamos es materia, y por eso es fundamental para el desarrollo de la vida en el planeta.

Hasta donde sabemos, químicamente la materia está formada por partículas microscópicas, que llamamos átomos. Los átomos constituyen las unidades fundamentales de la materia. Cada átomo tiene las propiedades del elemento químico al que pertenece. Existen hasta ahora 118 elementos químicos que están ubicados, ordenados y clasificados en la Tabla Periódica de los elementos.

Por otra parte, los átomos son distintos entre sí, dependiendo de la cantidad o distribución de sus partículas subatómicas, que son siempre de tres tipos: electrones (carga negativa), protones (carga positiva) y neutrones (carga neutra). Los protones y neutrones están en el núcleo atómico, y los electrones en torno a él.

Las reacciones entre las formas de la materia o las distintas sustancias se conocen como reacciones químicas.

Pueden servirte: Origen de la materia

Propiedades químicas de la materia

Toda forma de materia reacciona en presencia de otras sustancias, de acuerdo a ciertas propiedades constitutivas de sus átomos o moléculas, lo que permite que el resultado de dichas reacciones sean sustancias diferentes de las iniciales (más complejas o más simples).

Entre las principales propiedades químicas de la materia están:

La corrosividad de los ácidos y la causticidad de las bases tiene que ver con el pH de la materia, o sea, su nivel de acidez o alcalinidad, su capacidad de donar o recibir electrones cuando está en contacto con ciertos materiales, como los metales o como la materia orgánica. Estas reacciones suelen ser exotérmicas, es decir, generan calor. Por otra parte, el pH mide la cantidad de iones H₃O⁺ u OH⁻ de una sustancia o una disolución.

Reactividad. De acuerdo a su constitución atómica, la materia puede ser más o menos reactiva, es decir, más o menos propensa a combinarse con otras sustancias. En el caso de las formas más reactivas, como los metales cesio (Ce) y francio (Fr), es raro verlos en formas puras, casi siempre son parte de compuestos con otros elementos. Los llamados gases nobles o gases inertes, en cambio, son formas de la materia con bajísima reactividad, que casi no sufren reacción con ninguna otra sustancia.

Inflamabilidad. Algunas sustancias pueden inflamarse, es decir, generar una explosión que libera calor y produce llamas, en presencia de una fuente de calor o en una reacción con otras sustancias. A dicha materia se la denomina inflamable (por ejemplo, la gasolina).

Es la pérdida de electrones de un átomo o ion cuando reacciona frente a un determinado compuesto.

Reducción. Es la ganancia de electrones de un átomo o ion cuando reacciona frente a un determinado compuesto.

Propiedades físicas de la materia

La materia también tiene propiedades físicas, o sea, propiedades derivadas de cambios en su forma de aparición que están vinculadas a la acción de otras fuerzas externas. Las propiedades físicas no están relacionadas con la composición química de las sustancias.

Entre las principales propiedades físicas de la materia están:

Temperatura. Es el grado de calor que presenta la materia en un momento, que generalmente se irradia hacia el entorno cuando una sustancia tiene mayor temperatura que su entorno. La temperatura es el grado de energía cinética que presentan las partículas de un material.

Estado de agregación. La materia puede aparecer en tres "estados" o estructuras moleculares determinadas por su temperatura o la presión a la que esté sometida. Estos tres estados son: sólido (partículas muy juntas, baja energía cinética), líquido (partículas menos juntas, energía cinética suficiente para que fluya la materia, sin separarse del todo) y gaseoso (partículas muy alejadas, alta energía cinética).

Conductibilidad o conductividad. Existen dos formas de conductibilidad: la térmica (calor) y la eléctrica (electromagnetismo), y en ambos casos se trata de la capacidad de los materiales de permitir el tránsito de la energía a través de sus partículas. Los materiales de alta conductibilidad se conocen como conductores, los de baja conductibilidad como semiconductores y a los de nula conductibilidad como aislantes.

Punto de fusión. Es la temperatura a la que un sólido se transforma en líquido a la presión de 1 atm.

Punto de ebullición. Es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido se iguala a la presión que existe alrededor del líquido. En este punto el líquido se transforma en vapor. Cuando la presión de vapor del líquido se iguala a la presión atmosférica se denomina "Punto de ebullición normal".

Clasificación de la materia

Existen muchas formas y criterios para clasificar la materia. Desde un punto de vista general, podemos enumerar los principales del siguiente modo:

Materia viviente. Conforma a los seres vivos, mientras estén vivos.

Materia inanimada. Compone los objetos inertes, sin vida, o muertos.

Materia orgánica. Formada principalmente por átomos de carbono e hidrógeno, y generalmente está vinculada con la química de la vida.

Materia inorgánica. No es orgánica y no tiene que ver necesariamente con la vida sino con reacciones químicas espontáneas o no espontáneas.

Materia simple. Está compuesta por átomos de pocos tipos diferentes, o sea, está más cerca de la pureza.

Materia compuesta. Se compone de numerosos elementos de diverso tipo, alcanzando niveles de complejidad elevados.

Ejemplos de materia

Prácticamente todos los objetos del universo son un buen ejemplo de materia, mientras que se encuentren formados por átomos y posean propiedades físico-químicas determinables, discernibles y mensurables.

Las piedras, los metales, el aire que respiramos, la madera, nuestros cuerpos, el agua que tomamos, todos los objetos que usamos a diario son ejemplos perfectos de materia. Hay incluso teorías recientes de la física cuántica que proponen que el vacío, comprendido hasta ahora como la ausencia de materia, estaría "lleno" también de algún tipo de partículas, llamados "bosones de Higgs".

Sigue con: Niveles de organización de la materia

Referencias

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Materia - Concepto, propiedades, clasificación y ejemplos

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Materia ✓ Te explicamos qué es la materia y cuáles son sus propiedades químicas y físicas. Además, cómo se clasifica y algunos ejemplos de materia...

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Alvaro M. Rios C.

QUÍMICA DE LOS MATERIALES

La química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que experimenta durante las reacciones químicas. En términos químicos, la materia está formada por partículas microscópicas llamadas átomos. Cada átomo tiene las propiedades del elemento químico al que pertenece.

Concepto de Química en la Materia

Clasificación de la Química en la Materia

La química se divide en varias ramas principales: Química Orgánica: Estudia la materia en cuya estructura se encuentran átomos de carbono. Química Inorgánica: Estudia la materia en cuya estructura no se encuentran átomos de carbono. Química Analítica: Identifica cualitativa y cuantitativamente las sustancias presentes en una muestra. Además, la materia se clasifica en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras pueden ser elementos o compuestos, y las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas.

La química tiene una amplia variedad de aplicaciones prácticas en nuestra vida diaria. Por ejemplo:

Los pesticidas que se utilizan para fumigar cultivos son productos químicos.

Los alimentos nos proporcionan energía a través de reacciones químicas dentro de las células.

El helio se usa para inflar globos.

El agua potable incluye diversas sustancias químicas como las sales minerales.

Los productos de aseo personal contienen compuestos químicos.

Los alimentos enlatados pasan por procesos químicos para su conservación.

Los circuitos de un ordenador contienen elementos químicos.

La pintura de los edificios contiene compuestos químicos.

La maquinaria de frío y calor funciona gracias a principios químicos.

Uso Cotidiano de la Química en la Materia

WEB-GRAFIA

¡Muchas gracias!

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Alvaro M. Rios C. QUÍMICA DE LOS MATERIALES La química es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, así como los cambios que experimenta durante las reacciones químicas. En términos químicos, la materia está formada por partículas microscópicas llamadas átomos.