El átomo, derivado de una palabra griega que se traduce libremente como "lo que no se puede dividir", es ampliamente considerado como la unidad fundamental de toda materia. Los átomos consisten en partículas subatómicas llamadas protones, neutrones y electrones, y los dos primeros residen en el núcleo del átomo y representa casi toda su masa, y los electrones confinados a los orbitales en el borde del átomo. El número de protones en los átomos de origen natural varía de 1 a 92; estos diferentes átomos corresponden a elementos, que tienen diferentes propiedades electroquímicas debido a sus masas variables y la disposición única de sus diminutas partículas constituyentes en el espacio.
El átomo
Los átomos son partículas extremadamente pequeñas y no se pueden dividir más, excepto por medios extraordinarios. Piense en las piezas que forman un rompecabezas. Técnicamente, estos pueden separarse en pedazos más pequeños de cartón y papel destruyéndolos, pero a efectos prácticos, estas piezas son los elementos fundamentales e indivisibles de los rompecabezas.
Los átomos están formados por protones, que tienen una carga eléctrica positiva; electrones, que tienen carga negativa; y neutrones, que no tienen carga. Así, en un átomo ordinario eléctricamente neutro, el número de protones y el número de electrones es igual.
La masa atómica de un átomo es aproximadamente igual al número de protones más el número de electrones, ya que la masa de electrones es prácticamente despreciable.
El protón
El protón es, en efecto, la partícula índice de cualquier átomo. Es el número de protones en un átomo lo que determina la identidad del elemento al que pertenece un átomo; en otras palabras, si dos átomos tienen un número diferente de protones, no son el mismo elemento.
El número de protones en un elemento determina su número atómico, Z. El hidrógeno es el elemento más ligero y tiene un protón (Z = 1); El uranio es el elemento natural más pesado y tiene 92 protones (Z = 92). Cada protón, al que se le asigna una masa de 1.00728 unidades de masa atómica (uma), tiene una carga designada como +1.
Los átomos pueden existir con solo un protón en su núcleo, como es el caso de los átomos de hidrógeno. Sin embargo, un núcleo sin al menos un protón acompañante no es un átomo.
El neutrón
Los neutrones son de tamaño similar a los protones, con una uma de 1,00867, y también habitan el núcleo de los átomos. El número de neutrones en un átomo en la configuración más estable de un elemento suele ser mayor que el número de protones, y esta disparidad aumenta a medida que aumenta el número atómico. Un átomo de hidrógeno, por ejemplo, tiene un protón pero no neutrones, mientras que un átomo de helio tiene dos de cada uno. El estaño, por otro lado, tiene 50 protones y 69 neutrones, mientras que el uranio tiene 92 y 146 respectivamente.
El número de protones más neutrones en un átomo es su número de masa, M. Por tanto, el número de neutrones en un átomo es su número de masa atómica menos su número atómico, o M - Z.
Si un átomo gana o pierde neutrones, sigue siendo el mismo elemento pero se convierte en un isótopo de ese elemento. Los diferentes isótopos se identifican agregando M en la esquina superior izquierda de la abreviatura de ese elemento. Por ejemplo, 14C es un isótopo de carbono (Z = 6) que tiene ocho neutrones en lugar de los seis habituales.
El electron
Los electrones son partículas diminutas (0,000549 amu), cargadas negativamente que se describen como que orbitan los protones y neutrones que forman el núcleo de un átomo, a la manera de los planetas que orbitan alrededor del sol. Sin embargo, esta es una descripción aproximada en el mejor de los casos, ya que los avances en la física cuántica han llevado al concepto de orbitales discretos sobre el núcleo. entre los cuales los electrones pueden "saltar". Estos orbitales corresponden a diferentes niveles de energía electromagnética y reciben nombres como s, p, d y f. El movimiento de los electrones se debe a que tienen una carga de -1 y son atraídos por el núcleo cargado positivamente.
Normalmente, la cantidad de electrones en un átomo es igual a Z, lo que hace que estos átomos sean neutrales en carga total. Algunos átomos tienen diferentes números de protones y electrones, lo que resulta en una carga neta positiva o negativa. Estos átomos se llaman iones.