Introducción

Todo cuanto existe en el Universo está constituido por átomos, pero ¿de que se componen los átomos y cómo están dispuestas en ellos las partículas que los constituyen? El hombre de ciencia ha demostrado siempre una sorprendente curiosidad y un gran interés por tratar de buscar explicaciones que signifique un enigma para él. Uno de esos grandes enigmas ha sido ¿cómo esta constituido un átomo? Para explicarlo, en el siguiente trabajo hablaremos de la estructura atómica y los modelos atómicos.

Además , el ser humano a manifestado la necesidad de ordenar las cosas que lo rodean: clasifica la ropa según su uso, o la estación climática del año, diferencias los tipos de alimentos y clasifica los medicamentos en pomadas, tabletas, etc. De manera similar sintió la necesidad de clasificar los elementos químicos. Para esto creó lo que hoy conocemos como Tabla Periódica.

Tabla Periódica

El 17 de febrero de 1896, el profesor de la Universidad de Petesburgo, Dimitri Ivanovich Mendeleiev, esbozó el primer esquema e los elementos químicos, que posteriormente denominó Tabla Periódica.

En esta tabla situó los elementos según el orden creciente de su peso atómico y observó que “los elementos dispuestos según las magnitudes de su peso atómico presentan una periodicidad de sus propiedades.”

El 11 de diciembre de 1870 Mendeleiev terminó el artículo “Sistema natural de los elementos y su aplicación para definir las propiedades de los elementos no descubiertos”. En abril de 1871 por vez primera llamó periódico a su sistema; “...sería más correcto llamar a mi sistema periódico ya que se deriva de la ley periódico”.

En julio de 1871 Mendeleiev finalizó el trabajo sobre su artículo principal consagrado a la magna ley y posteriormente dio su formulación canónica de la ley periódica, hasta que se echaron las bases químicas de dicha ley: las propiedades de los elementos; por esta causa también las propiedades simples y compuestos que forman, se encuentran en relación periódica con su peso atómico. En la actualidad, las propiedades de los elementos químicos y la de los compuestos que forman, guardan una relación periódica con su número atómico.

La tabla periódica, de manera semejante a un mapa, se divide en regiones basadas en similitudes y contrastes.

Disposición de los elementos en la Tabla Periódica Moderna

Los elementos del lado izquierdo y del centro de la tabla periódica presentan un conjunto de propiedades características comunes, tales elementos son llamados metales. Por otra parte, los elementos que ocupan el lado derecho de la tabla carecen de las propiedades que caracterizan a los metales y son llamados no metales. Existen un grupo menos numeroso de elementos que presentan propiedades de uno y otro grupo y son llamados semi - metales. Los elementos se agrupan en familia A y familia B.

Elementos de la familia A

Los subgrupos de que consta la tabla periódica son los siguientes:

.- El subgrupo Ia conocido con el nombre de Metales Alcalinos el cual consta de seis elementos maracadamente reactivos, litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio.

.- El subgrupo IIa llamado familia de los metales Alcalino - Térreos formado también por seis elementos berilio,calcio,estroncio, bario y radio.

.- El subgrupo IIIa integrado por cinco elementos boro (no metal), aluminio, galuio, indio y talio (metales).

.- El subgrupo IVa formado por cinco elementos, los dos primeros con propiedades no metálicas y los dos últimos con propiedades notablemente metálicas. Lo formen el carbono, germanio, silicio, estaño y plomo.

.- El subgrupo Va integrado por cinco elementos, los tres primeros con propiedades no metálicas, el cuarto con propiedades intermedias y el último co propiedades metálicas. Lo forman el nitrógeno, fosforo, arsénico, antimonio y bismuto.

.- El subgrupo VIa que consta también de cinco elementos. Se le conoce con el nombre de calcógenos. Los cuatro primeros elementos que forman este subgrupo presentan caracter no metálico y el último es un elemento radioactivo.

.- El subgrupo VIIa mejor conocido como familia de los halógenos está integrado por cinco elementos de los cuales los dos primeros son gases, el siguiente líquido y los dos últimos sólidos. Lo forman el flúor, cloro iodo, bromo y astato.

.- El subgrupo VIIIa llamado la familia de los gases inerte, nobles o muerto. Está formado por seis elementos gaseosos cuya característica más resaltante es su inactividad química. Lo constituye los elemnetos helio, neón, argón, Kriptón, xenón, radón.

Elementos de la familia B

.- El subgrupo Ib integrado por tres elementos de caracter metálico que son cobre, plata y oro.

.- El subgropo IIb formado también por tres elementos metálicos de los caules los dos primeros son sólidos y el tercero es líquido. Los forman el cinc, cadmio y mercurio.

.- El subgrupo IIIb que es el que contiene la mayor cantidad de elementos de todos los subgrupos que contituyen la tabla periódica ya que consta de treinta y dos elementos. Comoenza con el escandio y el ytrio seguido inmediatamente por la serie lantánida y finalmente la actinida.

.- El subgrupo IVb formada por tres elementos (titanio, zirconio y afnio).

.- El subgrupo Vb integrado por tres elementos ( vanadio, niobio y tantalio).

.- El subgrupo VIb el cual consta de trse elementos que son el cromo, molibdemo y wolframio.

.- El subgrupo VIIb constituido por tres elementos, manganecio, tenecio y renio.

.- El subgrupo VIIIb integrado por tres triadas, es decir, nueve elementos con propiedades químicas parecidas. Los forman las triadas del hierro, cobalto y níquel.

Modelos del átomo

¿Cómo está constituido el átomo?

En esa constante búsqueda de explicaciones los científicos han diseñado y propuesto modelos para explicar la estructura del átomo. Uno de los modelos de mayoe utilidad ha sido el modelo del átomo nuclear, el cual acabó para siempre con la creencia milenaria de que el átomo era la menor indivisible constituyente de la materia.

Cada átomo es como un pequeño sistema solar en el que el sol o centro es el núcleo, y los planetas que giran a su alrededor son los electrones, esto es el átomo, y en este es el esquema de universo, electrones que giran en torno a protones para formar todas las sustancias de que están hachas las rocas, los mares y la vida en el planeta teirra; este planeta que gira a su vez incesante alrededor del sol, el cual también da vueltas en torno a imponentes galaxias formada por miles y millones de astros que vagan por el espacio sideral. Un universo constituido de sistemas solares infinitamente grandes e infinitamente pequeños.

Todos los átomos presentan la misma estructura escencial. Los electrones giran siempre alrededor del núcleo. no obstante existen tantas clases de átomos como de sustancias elementales. Cada sustancia elemental contiene un número fijo de protones en su núcleo. El átomo más sencillo es el de hidrógeno tiene en su núcleo un protón y gira a su alrededor un electrón alrededor de su núcleo. El famoso átomo del uraneo tiene un núcleo de 92 protones y 146 neutrones.

El núcleo del átomo

La parte central del átomo de dimensiones extraordinariamente pequeñas y carga eléctrica positiva y recibe el nombre de núcleo. Su densidad de 40 millones de toneladas por cm cúbico.

La pequñez del núcleo es tal que la unidad de medida para las dimensiones nucleares es el Fermin (0,0000000000001 cm) y no el Angstron ( 0,00000001cm.), unidad de medida para las demensiones del mundo atómico, ¡100000 veces más pequeña!

Estos diámetros varían de átomo a átomo,peroi siempre dentro de esos mismos órdenes de magnitud.

Naturaleza de las partículas que constituyen el núcleo

Las partículas elementales constituyentes del núcleo son los protones y los neutrones. Cada átomo tiene una carga nuclear positiva que le es característica, determinada por el número de protones.

Protones

Son partículas elementales de carga eléctrica positiva y masa 1850 veces superior a la masa del electrón.

Los protones son constituyentes universales de todos los núcleos de los diferentes átomos que forman las sustancias.

Neutrones

Las partículas neutras sin carga eléctrica y con masa aproximadamente igual a la masa del protón reciben el nombre de neutrones.

Ahora resulta comprensible el por qué toda la masa del átomo está concentrada en un espacio tan reducido como el núcleo, ya que la masa de un átomo está dada por la suma de las masas de los protones y neutrones.

Al número total de protones en un núcleo se le llama número atómico, es una propiedad invariable de los átomos de cada elemento, y se designa por la letra Z. A la suma de los protones y neutrones se le denomina número másico y se simboliza con la letra A.

Conviene señalar que el concepto de partículas fundamentalmente del núcleo ha variado considerablemente en los últimos años al descubrirse la existencia de más de cincuenta partícula distintas, y al determinarse que el protón y el nuetrón tiene además estructura interna.

Los electrones

Un tercer tipo de partículas elementales constituyentes universales de toda la materia son los electrones, los cuales a diferencia de los dos anteriores se encuentran girando alrededor del núcleo en espacios vacíos relativamente grandes. Los electrones son partículas de carga eléctrica negativa y de masa despreciable en comparación con la del protón o la de neutrón, siendo su masa 1840 veces menor que la del protón o la del neutrón.

El volúmen atómico está determinado por los electrones que se encuentran describiendo órbitas alrededor del núcleo. No todos los electrones tienen el mismo nivel de energía y en consecuencia no describen las mismas órbitas. Dada la dificultad para determinar con exactitud la velocidad y la posición del electrón en los átomos los científicos han diseñado modelos matemáticos complicadísimos basados en el cálculo de probabalidades los cuales no están al alcance de un curso introductorio de química. Sin embargo, podemos decir en forma general que lo básico de este modelo lo constituyen las capas de electrones que son ciertas regiones energético - espaciales donde existe mayor probabilidad de encontrar a los electrones. En cada una de ellas se encuentra un número determinado de elctrones.

A las capas se le han asignado convencionalmente las letras K, L, M, N, O, P y Q; correspondiendo la primera capa de electrones K, a la más próxima al núcleo y por lo tanto al nivel de menor contenido energético, y la última capa Q, a la más lejana y de mayor nivel de energía.

Conclusión

Pudimos conocer mediante la elaboración de este trabajo que a pesar de que el átomo es un pequeño sistema realmente complejo, ya que conocimos su estructura y pudimos saber que el átomo no es elemento o partícula que compone a los cuerpos ya que este está formado neutrones, protones y electrones.

También pudimos reafirmar que gracias a la tabla periódica podemos conocerlas características propias de cada elemento como lo son la valencia o el número de oxidación, la masa atómica, la electronegatividad, número atómico y el símbolo.

Además la tabla periódica nos facilita el trabajo a la hora utilizar algunos de los elementos que conforman la tabla y también los compuestos que se forman a partir de ellos.