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Física Conceptual
Capítulo 2:
ÁTOMOS
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Esta lectura le ayudará
a entender:
• La Hipótesis Atómica
• Características de los Átomos
• Imágenes de Átomos
• Estructura Atómica
• Los Elementos
• La Tabla Periódica de los Elementos
• Tamaños Relativos de los Átomos
• Isótopos
• Moléculas
• Antimateria
• Materia Oscura
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Átomos
―Todas las cosas están hechas de
átomos—pequeñas partículas que se
mueven en movimiento perpetuo,
atrayéndose entre sí cuando la distancia
de separación entre ellas es pequeña,
pero repeliéndose cuando son
comprimidas dentro de alguna otra.‖
—Richard Feynman
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La Hipótesis Atómica
La idea de materia
• Primero fue pensada por Aristóteles como una
combinación de los cuatro elementos—tierra,
aire, fuego y agua
• Luego fue pensada como un compuesto de
átomos por los Griegos alrededor del siglo
cincuenta a.C.
• Como átomos fue propuesta en los 1800s por el
meteorólogo y profesor de escuela John Dalton
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La Hipótesis Atómica
En 1827, Robert Brown, un botánico,
observó colisiones entre partículas visibles
y átomos invisibles (movimiento
Browniano)—después confirmadas por
Einstein como evidencia de la existencia de
los átomos.
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Características de los Átomos
Características de los átomos
• son increíblemente pequeños
• son numerosos
• están en movimiento perpetuo
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Imágenes de Átomos
Imágenes de los átomos
• muy pequeños para ser vistos con luz visible
• como cadenas de átomos individuales de torio
en una imagen de micrografía electrónica en
1970
• revelados como ondas de anillos por un
microscopio de efecto túnel a mediados de la
década de los 80
• el modelo clásico tiene un núcleo en el centro,
rodeado de electrones
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Estructura Atómica
Estructura atómica compuesta de
• núcleo atómico
concentración de casi toda la masa
• nucleones
– bloques de construcción del núcleo
– todos son idénticos
• en un estado neutro—un neutrón
• en un estado de carga positiva—un protón
– cargas positivas repelan cargas positivas y atraen
cargas negativas
• quarks—partículas que conforman un nucleón
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Los ElementosÁtomos
• partículas que conforman una sustancia
Sustancia elemental
• compuesta de un solo tipo de átomo
– el más ligero y el más abundante es el hidrógeno
• hasta la fecha, se conocen 115
– 90 se encuentran en la naturaleza
– otras son producidas en los laboratorios y son inestables
La palabra átomo y elemento puede ser usada de la misma
manera
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Los Elementos
La composición de los seres vivientes
comprende estos 5 elementos:• oxígeno
• carbono
• hidrógeno
• nitrógeno
• calcio
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La Tabla Periódica de los Elementos
Periodic table
• a chart (chemist’s road map) of elements
arranged by atomic number
– classified by the number of protons in the nucleus
• arranged from left to right
– each having one more proton and electron than the
preceding element
– on the far right, outer shells are filled to capacity,
known as noble gases
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La Tabla Periódica de los Elementos
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Tamaños Relativos de los Átomos
Diámetros exteriores de las capas de
electrones:• son determinados por la cantidad de carga eléctrica del
núcleo
• decrecen gradualmente de izquierda a derecha a lo
largo de la tabla periódica
A medida que aumenta la carga del núcleo y
se incrementan electrones en la órbitas
exteriores, la órbita interior se reduce.
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Tamaños Relativos de los Átomos
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Iones e Isótopos
Un ión es un átomo cargado
• un ión positivo tiene deficiencia de electrones
• Un ión negativo tiene exceso de electrones
Isótopos
• átomos del mismo elemento con diferente
número de neutrones
• comportamiento idéntico
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IsótoposLos protones del núcleo coinciden con los electrones
alrededor del núcleo, pero no necesariamente los
neutrones.
Isótopos
• átomos del mismo elemento con diferente número de
neutrones
• comportamiento idéntico
• son identificados por su número másico (suma del número
de protones y neutrones en el núcleo o el número de
nucleones)
ejemplo: El isótopo de hierro con 26 protones contiene 30 neutrones.
El número másico es 56, se lo conoce como hierro-56.
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Moléculas
Moléculas
• consisten en dos o más átomos enlazados
ejemplo:
• H2S es sulfuro de hidrógeno
• 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo of azufre
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Moléculas
Reacción química
• es un proceso en el cual los átomos se
reordenan para formar moléculas diferentes
ejemplo:
• separar las moléculas requiere energía
– durante la fotosíntesis, la energía de la luz del sol
rompe los enlaces de CO2 y produce O2 y C
• la combinación de átomos libera energía
– átomos de oxígeno combinados con átomos de
hierro forman óxido
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Antimateria
Materia
Antimateria
• está compuesta de átomos con núcleos
negativos y electrones positivos (positrones)
La materia y la antimateria no pueden existir
juntas en nuestro medioambiente.
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Antimateria
Positrones
• tienen la misma masa que un electrón pero su
carga es positiva.
Antiprotones
• tienen la misma masa que los protones pero
están cargados negativamente.
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Materia Oscura
Materia oscura
• es una materia invisible e inidentificada muy
diferente a la de los elementos que comprenden
alrededor del 23% de la materia en el universo.
Energía oscura
• es una energía anti-gravitatoria que comprende
el 73% del universo.