Los átomos son las unidades básicas de la materia y la estructura definitoria de los elementos. El término «átomo» proviene de la palabra griega para indivisible, porque una vez se pensó que los átomos eran las cosas más pequeñas del universo y no se podían dividir. Ahora sabemos que los átomos se componen de tres partículas: protones, neutrones y electrones — que se componen de partículas aún más pequeñas, como los quarks.

Los átomos fueron creados después del Big Bang hace 13,7 mil millones de años., A medida que el nuevo universo caliente y denso se enfriaba, las condiciones se hicieron adecuadas para la formación de quarks y electrones. Los Quarks se unieron para formar protones y neutrones, y estas partículas se combinaron en núcleos. Todo esto tuvo lugar en los primeros minutos de la existencia del universo, según el CERN.

el universo tardó 380.000 años en enfriarse lo suficiente como para ralentizar los electrones para que los núcleos pudieran capturarlos y formar los primeros átomos. Los primeros átomos fueron principalmente Hidrógeno y helio, que siguen siendo los elementos más abundantes en el universo, según Jefferson Lab., La gravedad eventualmente causó que las nubes de gas se unieran y formaran estrellas, y átomos más pesados fueron (y todavía son) creados dentro de las estrellas y enviados a través del universo cuando la estrella explotó (supernova).

partículas atómicas

los protones y neutrones son más pesados que los electrones y residen en el núcleo en el centro del átomo. Los electrones son extremadamente ligeros y existen en una nube orbitando el núcleo. La nube de electrones tiene un radio 10.000 veces mayor que el núcleo, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos.,

los protones y neutrones tienen aproximadamente la misma masa. Sin embargo, un protón es aproximadamente 1.835 veces más masivo que un electrón. Los átomos siempre tienen un número igual de protones y electrones, y el número de protones y neutrones suele ser el mismo. Agregar un protón a un átomo hace un nuevo elemento, mientras que agregar un neutrón hace un isótopo, o versión más pesada, de ese átomo.

Nucleus

El núcleo fue descubierto en 1911 por Ernest Rutherford, un físico de Nueva Zelanda., En 1920, Rutherford propuso el nombre de protón para las partículas cargadas positivamente del átomo. También teorizó que había una partícula neutral dentro del núcleo, que James Chadwick, un físico británico y estudiante de Rutherford, fue capaz de confirmar en 1932.

prácticamente toda la masa de un átomo reside en su núcleo, según los Libretextos de Química. Los protones y neutrones que componen el núcleo son aproximadamente la misma masa (el protón es ligeramente menor) y tienen el mismo momento angular, o espín.,

el núcleo se mantiene unido por la fuerza fuerte, una de las cuatro fuerzas básicas en la naturaleza. Esta fuerza entre los protones y los neutrones supera la fuerza eléctrica repulsiva que de otro modo separaría a los protones, de acuerdo con las reglas de la electricidad. Algunos núcleos atómicos son inestables porque la fuerza de unión varía para diferentes átomos en función del tamaño del núcleo. Estos átomos se descomponen en otros elementos, como el carbono-14 que se descompone en nitrógeno-14.

protones

los protones son partículas cargadas positivamente que se encuentran dentro de los núcleos atómicos. Rutherford los descubrió en experimentos con tubos de rayos catódicos que se llevaron a cabo entre 1911 y 1919. Los protones son aproximadamente 99.86% tan masivos como los neutrones.

el número de protones en un átomo es único para cada elemento. Por ejemplo, los átomos de carbono tienen seis protones, los átomos de hidrógeno tienen uno y los átomos de oxígeno tienen ocho. El número de protones en un átomo se conoce como el número atómico de este elemento., El número de protones también determina el comportamiento químico del elemento. Los elementos están dispuestos en la Tabla Periódica de los elementos en orden de aumento del número atómico.

tres quarks componen cada protón-dos quarks» arriba «(cada uno con una carga positiva de dos tercios) y un quark» abajo » (con una carga negativa de un tercio)-y se mantienen unidos por otras partículas subatómicas llamadas gluones, que no tienen masa.

electrones

Los electrones son pequeños en comparación con los protones y neutrones, más de 1.800 veces más pequeños que un protón o un neutrón., Los electrones son aproximadamente 0.054% tan masivos como los neutrones, según Jefferson Lab.

Joseph John (J. J.) Thomson, un físico Británico, descubrió el electrón en 1897, según el Instituto de Historia de la ciencia. Originalmente conocidos como «corpúsculos», los electrones tienen una carga negativa y son atraídos eléctricamente por los protones cargados positivamente. Los electrones rodean el núcleo atómico en vías llamadas orbitales, una idea que fue presentada por Erwin Schrödinger, un físico austriaco, en la década de 1920.hoy en día, este modelo se conoce como el modelo cuántico o el modelo de nube de electrones., Los orbitales internos que rodean al átomo son esféricos, pero los orbitales externos son mucho más complicados.

la configuración electrónica de un átomo se refiere a las ubicaciones de los electrones en un átomo típico. Usando la configuración electrónica y los principios de la física, los químicos pueden predecir las propiedades de un átomo, como la estabilidad, el punto de ebullición y la conductividad, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos.

neutrones

la existencia del neutrón fue teorizada por Rutherford en 1920 y descubierta por Chadwick en 1932, según la American Physical Society., Los neutrones fueron encontrados durante experimentos cuando los átomos fueron disparados a una delgada lámina de berilio. Se liberaron partículas subatómicas sin carga-el neutrón.

los neutrones son partículas no cargadas que se encuentran dentro de todos los núcleos atómicos (excepto el hidrógeno). La masa de un neutrón es ligeramente mayor que la de un protón. Al igual que los protones, los neutrones también están hechos de quarks: un quark «arriba» (con una carga positiva de 2/3) y dos quarks «abajo» (cada uno con una carga negativa de un tercio).

Historia del átomo

La teoría del átomo fechas en menos de 440 B. C., por Demócrito, un científico y filósofo griego. Demócrito probablemente construyó su teoría de los átomos sobre el trabajo de filósofos pasados, según Andrew G. Van Melsen, autor de «From Atomos to Atom: the History of the Concept Atom» (Duquesne University Press, 1952).

La explicación de Demócrito del átomo comienza con una piedra. Una piedra cortada por la mitad da dos mitades de la misma piedra. Si la piedra se cortara continuamente, en algún momento existiría un pedazo de la piedra lo suficientemente pequeño como para que ya no se pudiera cortar., El término «átomo» proviene de la palabra griega para indivisible, que Demócrito concluyó que debe ser el punto en el que un ser (cualquier forma de materia) ya no puede ser dividido.

su explicación incluía las ideas de que los átomos existen separadamente unos de otros, que hay una cantidad infinita de átomos, que los átomos son capaces de moverse, que pueden combinarse para crear materia pero no fusionarse para convertirse en un nuevo átomo, y que no pueden dividirse, de acuerdo con el universo actual., Sin embargo, debido a que la mayoría de los filósofos de la época — especialmente el muy influyente Aristóteles — creían que toda la materia fue creada a partir de la tierra, el aire, el fuego y el agua, la teoría atómica de Demócrito fue dejada de lado.

John Dalton, un químico británico, se basó en las ideas de Demócrito en 1803 cuando presentó su propia teoría atómica, según el Departamento de química de la Universidad de Purdue. La teoría de Dalton incluía varias ideas de Demócrito, como que los átomos son indivisibles e indestructibles y que diferentes átomos se forman juntos para crear toda la materia., Las adiciones de Dalton a la teoría incluían las siguientes ideas: que todos los átomos de un determinado elemento eran idénticos, que los átomos de un elemento tendrán diferentes pesos y propiedades que los átomos de otro elemento, que los átomos no pueden ser creados o destruidos y que la materia está formada por átomos que se combinan en números enteros simples.

Thomson, el físico británico que descubrió el electrón en 1897, demostró que los átomos se pueden dividir, según la Chemical Heritage Foundation., Fue capaz de determinar la existencia de electrones mediante el estudio de las propiedades de la descarga eléctrica en tubos de rayos catódicos. Según el artículo de Thomson de 1897, los rayos se desviaron dentro del tubo, lo que demostró que había algo que estaba cargado negativamente dentro del tubo de vacío. En 1899, Thomson publicó una descripción de su versión del átomo, comúnmente conocida como el «modelo de pudín de ciruela».»Un extracto de este documento se encuentra en la base de operaciones de Chem., El modelo de Thomson del átomo incluía un gran número de electrones suspendidos en algo que producía una carga positiva dando al átomo una carga neutral general. Su modelo se parecía al pudín de ciruela, un popular postre británico que tenía pasas suspendidas en una bola redonda similar a un pastel.

el siguiente científico en Modificar y avanzar el modelo atómico fue Rutherford, quien estudió con Thomson, según el Departamento de química de la Universidad de Purdue. En 1911, Rutherford publicó su versión del átomo, que incluía un núcleo cargado positivamente orbitado por electrones., Este modelo surgió cuando Rutherford y sus asistentes dispararon partículas alfa a finas láminas de oro. Una partícula alfa se compone de dos protones y dos neutrones, todos unidos por la misma fuerza nuclear fuerte que une el núcleo, según el laboratorio Jefferson.

los científicos notaron que un pequeño porcentaje de las partículas alfa estaban dispersas en ángulos muy grandes a la dirección original del movimiento, mientras que la mayoría pasaba a través apenas perturbado., Rutherford fue capaz de aproximar el tamaño del núcleo del átomo de oro, encontrando que era al menos 10.000 veces más pequeño que el tamaño del átomo entero con gran parte del átomo siendo espacio vacío. El modelo del átomo de Rutherford sigue siendo el modelo básico que se utiliza hoy en día.,

varios otros científicos impulsaron el modelo atómico, incluyendo a Niels Bohr (construido sobre el modelo de Rutherford para incluir propiedades de electrones basadas en el espectro de hidrógeno), Erwin Schrödinger (desarrolló el modelo cuántico del átomo), Werner Heisenberg (afirmó que no se puede saber tanto la posición como la velocidad de un electrón simultáneamente), y Murray Gell-Mann y George Zweig (desarrollaron independientemente la teoría de que los protones y neutrones estaban compuestos de quarks).