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¿Qué es un átomo?

¿Qué es un átomo?

Un átomo es la unidad básica de cualquier elemento químico. Todo lo que existe en este mundo está formado a partir de átomos. El papel o la computadora desde la que estás leyendo este texto está formado por átomos, también el aire que respiramos y nosotros mismos estamos formados a partir de átomos.
Si fuéramos capaces de dividir nuestro cuerpo, primero encontramos las extremidades y órganos de nuestro cuerpo. Al hurgar un poco más encontraríamos las células. Las células están compuestas de moléculas y las moléculas a su vez se componen de átomos, que están unidos unos con otros.

¿Entonces qué es un átomo?

Nadie ha visto un átomo y lo que tenemos son imaginación de lo que podría representar un átomo o la imagen de uno. Todos sabemos que el sol está al centro del universo y los planetas, incluyendo la tierra, giran alrededor del mismo. Ocurre la misma situación con los átomos, estos están formados de tres partes principales, protones, neutrones y electrones.

Los protones y neutrones están localizados al centro del átomo, que los científicos llaman núcleo. Los electrones orbitan alrededor del núcleo similar al ejemplo que dimos de la tierra orbita ando alrededor del sol. Buena parte del átomo es un espacio vacío, es impresionante saber que mucha de la materia que compone el universo en realidad tiene espacios vacíos dentro de sí, pero al ser tan diminutos no se pueden ver a simple vista.

Imagina que está sobre una mesa, esta mesa está formada por átomos y en medio de cada átomo a espacios vacíos. A pesar de eso podemos colocar nuestra comida sobre la mesa.

Los protones son partículas subatómicas estables con una carga positiva +1 y una masa aproximada de 1 U de masa atómica. Los neutrones son partículas subatómicas, que como su nombre lo indica son neutrales, es decir tienen una carga de cero . finalmente aparecen los electrones, estos son también partículas subatómicas pero con una carga negativa de -1 y un nivel de masa de 1/1836 cientos de la masa del protón. Esto quiere decir que los electrones son mucho más pequeños que los protones o neutrones pero contienen una carga negativa equivalente a los protones.

Existen muchos tipos de átomos y a estos se les llama elementos. El elemento helio por ejemplo contiene átomos con dos tipos de protones en el núcleo. El elemento hierro contiene átomos con 26 protones. El elemento oxígeno contiene ocho protones. Y finalmente, el elemento oro contiene átomos con 79 protones.

La tabla periódica de los elementos es un instrumento de estudio muy útil porque nos indica la composición atómica de cada elemento descubierto hasta la actualidad.

Los elementos

¿Qué son los elementos?

¿Sabías que incluso cuando respiramos, estamos inhalando elementos? El aire que respiramos está hecho de muchos elementos como oxígeno, nitrógeno y argón. Los elementos están en todos lados, estos son los bloques de todo lo que se encuentra en la tierra, tu perro, las montañas, tu carro, tus ojos y si incluso la cerveza o el café que debemos.

Un elemento, es una sustancia pura que no puede separarse por métodos químicos en componentes más simples. Por ejemplo, el elemento “oro” no puede separarse en otra cosa que no sea oro. Por más pequeñas que hagamos las partículas de oro siempre seguirán siendo oro. Lo mismo ocurre con el hierro o el agua, al dividirla en partes más pequeñas el agua seguirá siendo agua y el hierro seguirá siendo hierro; esa es la razón por la que se les llama elementos.

Imagina a cada elemento como una sustancia que tiene su propia huella digital y que aunque parecida a veces no es la misma que las demás. Los elementos tienen otra característica muy importante, y es que contienen únicamente un solo tipo de átomo. Como ya dijimos al inicio el átomo es la partícula más pequeña de un elemento que todavía conserva las mismas propiedades de ese elemento. Todos los átomos del mismo elemento tienen exactamente la misma composición química, tamaño y masa.

Hasta el momento se han descubierto 118 elementos. Muchos de estos se encuentran de forma natural en la tierra, no obstante, algunos han sido creados en los laboratorios por científicos a partir de procesos nucleares.

Los elementos escritos como símbolos.

En lugar de escribir todo el nombre de cada elemento, los científicos les han asignado símbolos. Por ejemplo la letra O es el símbolo para el elemento oxígeno, C es el símbolo para el elemento carbón y H es el símbolo para hidrógeno. No todos los elementos tienen una letra, algunos tienen dos como Ai que es el símbolo del aluminio y Ni que es el símbolo para níquel. La primera letra siempre será mayúscula pero la segunda no. Los símbolos no siempre están relacionados al nombre del elemento; por ejemplo Fe es el símbolo del hierro y Au es el símbolo del oro. Estos símbolos han sido derivados de los nombres latinos para estos elementos.

Los elementos, los bloques de construcción de la materia.

Los elementos son los bloques de construcción de toda la materia. Materia es cualquier cosa que ocupa un espacio, e incluye todas aquellas cosas que podamos o no podamos ver acerca de ese elemento.

Los elementos son los ingredientes que forman el mundo como lo vemos. Muy similar a la cocina, la cantidad y tipo de ingredientes que combinamos pueden producir un suculento plato o darnos una sorpresa. Si combinamos azúcar, harina, mantequilla y huevos obtenemos unos deliciosos panqueques. Pero si sólo colocamos huevos en la sartén tendrás huevos fritos.

Así como los elementos de una receta de cocina, la cantidad de elementos que combinamos puede darnos resultados diferentes. Por ejemplo, si combinamos un átomo de carbón y un átomo de oxígeno, tú obtienes monóxido de carbón, un gas venenoso. Pero si combinamos un átomo de carbón, tres átomos de oxígeno y un átomo de sulfuro, obtienes tiza o yeso para escribir en el pizarrón. Por supuesto, combinar elementos en más difícil que cocinar.

Todos los organismos vivientes se forman de aproximadamente 12 diferentes elementos, tales como nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, fósforo y calcio. Todos estos elementos se combinan para dar forma a nuestro cabello, nuestros huesos y nuestro cuerpo completo. Los elementos también conforman aquellas cosas que no tienen vida como tu teléfono, tu computadora y otras cosas.

¿Qué es un componente?

Un componente es una sustancia química elaborada a partir de dos elementos diferentes. Por ejemplo, el elemento hidrógeno contiene átomos con un solo protón en el núcleo, mientras que el elemento polonio contiene 84 protones en su núcleo. Al unir estas dos clases de átomos se forman moléculas.
El agua tiene el nombre químico H20 porque contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos de forma química. Por eso se dice que el agua es un componente químico. ¿Qué pasa si unimos dos átomos de oxígeno? ¿Es un componente? No lo es porque aunque son dos átomos unidos ambos son de la misma clase y por lo tanto sigue siendo oxígeno.

Hay dos principales tipos o clases de componentes químicos.

Componentes iónicos que contienen uno o más electrones de un átomo y que están “pegados” unos a otros. Los componentes iónicos tienden a ser sólidos cristalinos, tienen una alta capacidad de derretirse o hervir. También pueden conducir electricidad cuando los deleites tal como pasa con el sodio y el cloruro que al fundirlos dan lugar a la sal.

Los componentes covalentes por otro lado son aquellos que contienen elementos que son compartidos entre dos átomos, provocando la unión de ambos. Los componentes covalente es usualmente son sólidos, líquidos o gases y tienen poca capacidad de derretirse o calentarse, y no son buenos conductores de electricidad. En este momento, te invitamos a tomar un respiro profundo y luego déjalos salir. En este momento has exhalado un componente covalente llamado dióxido de carbono que salió por tu nariz.

La materia

¿Qué es materia?

Si miras a tu alrededor, todas aquellas cosas que ocupan un lugar son materia. Un libro de texto, una computadora, una moneda en tu bolsa e incluso una mascota. ¿Qué tienen en común todas ellas? Todas son materia. Materia es todo lo que vemos, de hecho los científicos pasan todos los días estudiando la materia, la materia se define como cualquier cosa que ocupa un espacio físico y tiene masa.

Propiedades químicas y físicas de la materia.

Saca una moneda de tu pantalón, si la examinamos con más cuidado nos damos cuenta que está hecha de metal. ¿Por qué decimos que es metal? Porque brilla y tiene un color plateado. Esas dos características se le llama propiedades físicas. Una propiedad física es una característica que puede ser observada o medida sin cambiar la composición del elemento.

Si tiras una moneda a una fuente y pides un deseo, lo primero que hace la moneda es hundirse. Esto sucede porque la moneda es más densa que el agua de la fuente. La densidad es otro ejemplo de propiedad física. Tu moneda podría mojarse pero todavía está compuesta de los mismos materiales antes que la tirar has dentro de la fuente. A diferencia del deseo, que no se puede ver ni tocar una moneda ocupa un espacio en tu bolsa o en la fuente.

Otras propiedades físicas de la materia son el color, masa, olor, punto de ebullición, volumen y temperatura.

Ahora hablemos un poco de tu carro o ese autobús en el que te transportas. Los vehículos están hechos de metales, ¿cómo lo sabemos? Porque probablemente tiene la misma densidad que la moneda.
¿Qué otras propiedades tiene un carro? Si has visto algún choque de carros, ojalá sin vidas que lamentar, te habrás dado cuenta que los metales se doblan. Si estos son golpeados por algo estos se doblan en lugar de quebrarse. A esta propiedad de doblarse que tienen los metales se le llama maleabilidad. Es una propiedad que la mayoría de los metales tienen y es una propiedad física porque aunque tu carro todavía tiene la misma cantidad de metal, lamentablemente luce un poco diferente ahora después del choque.

¿Qué pasaría si nos adelantamos 10 años a la vida del carro? ¿Cómo crees que luciría después de 10 años de uso? Con toda seguridad ahora tiene un poco de oxido. Desafortunadamente, el hierro que fue utilizado para hacer tu carro no es el más estable de los metales. Cuando el hierro es expuesto al oxígeno se transforma en óxido. La habilidad para reaccionar al oxígeno y formar óxido es llamada propiedad química. Una propiedad química es una característica que sólo puede ser determinada al cambiar la identidad de una sustancia. Esto quiere decir que comenzamos con algo que era hierro, pero luego al ser expuesto al oxígeno que se encuentra en el aire, lentamente se convierte en óxido. ¿Cuáles son las propiedades físicas del óxido? ¿Serán las mismas que en las del hierro? ¿Serán las mismas que las del oxígeno? Ninguna de estas respuestas es correcta. El óxido tiene sus propias propiedades físicas, valga la redundancia. En primer lugar, a diferencia del hierro que brilla, el óxido no. Tiene un color estilo rojo ladrillo, así que la habilidad de reaccionar al oxígeno es una propiedad química del hierro. Otros ejemplos de propiedades químicas son la reactividad al agua, reactividad a la sido, y un favorito de la gente incendiaria, la flamabilidad o habilidad de prender fuego.

Sustancias puras y mixtas.

La razón por la que las propiedades físicas de la materia son tan importantes es porque los químicos las utilizan para describir los cambios en la materia. Los científicos han en utilizan las propiedades para clasificar la materia. Por ejemplo, si tienes una sustancia que puede ser separada físicamente otras sustancias, tú tienes una mezcla de sustancias. Obvio no.

Una mezcla es un tipo de materia hecho de dos o más sustancias que han sido mezcladas físicamente pero no se han combinado de forma química. El océano por ejemplo es agua, uno de los mayores componentes del agua del océano es agua y sal. El agua y la sal pueden ser separadas al evaporar el agua ya sea que la pongamos del sol o se ponga a hervir. Esta es una separación física porque comenzamos con agua de mar y terminamos con sal y agua en forma de vapor, que todavía es agua.

Si no puede separar físicamente los elementos, entonces tenemos una sustancia pura. Hay únicamente dos tipos de sustancias puras: elementos y compuestos. Un elemento es una sustancia pura hecha de una sola clase de átomo, por ejemplo, hidrógeno, sodio, neón, oro y cobre.

Vayamos a ver cómo está ese carro viejo del que hablamos hace lados. Empezamos con dos elementos, hierro y oxígeno, estas eran sustancias puras que contenían solamente átomos de hierro o átomos de oxígeno. Con el paso del tiempo se han combinado químicamente y transformado en una sustancia completamente diferente con propiedades diferentes también.

Esta nueva sustancia, el óxido, es un compuesto. Un compuesto químico es una sustancia pura hecha de dos elementos diferentes que han sido combinados de forma química. Uno de los elementos compuestos que más encontramos en la tierra es el agua, el carbón, la sal y el dióxido de carbono. No es muy fácil separar los elementos en una sustancia compuesta porque se requiere reacciones químicas. Imagina que quisiéramos separar el oxígeno del hidrógeno en el agua, no puede sólo colocarse en un colador y poner de un lado el hidrógeno y el otro lado el oxígeno, se requiere una reacción química para separarlos.

Los estados de la materia.

Toda la materia en la tierra existe en alguno de estos estados: gas, líquido, sólido y plasma.

Gas

Toma un envase perfumado, una de esas lociones que te gusta tanto. Vea un cuarto y lo abres y lo dejas en una de las esquinas. La botella se queda allí y y tú te alejas hacia la puerta. ¿Qué ocurre? Con toda seguridad, cuando llegues a la puerta y aunque la botella se quedó en la esquina tú puedes sentir el olor al perfume. Esto ocurre porque los perfumes contienen gases y las moléculas del perfume se evaporan y dispersan en el aire. Los gases consisten en partículas pequeñas o moléculas que están bastante separadas unas de las otras. Estas moléculas tienen mucho espacio para moverse y por lo tanto se mezclan fácilmente con el aire del salón o cuarto.
El gas es una forma de materia que no tiene un volumen o forma definida. Los gases tienen una densidad baja comparado con los demás elementos. Los gases también tienen una facilidad de mezclarse y por lo tanto como en el ejemplo del olor del perfume pueden abarcar un amplio espacio.

Líquidos.

Ahora miremos una botella de agua. ¿Qué propiedades hemos discutido acerca del agua? Una de las cosas interesantes del agua es que toma la forma de la botella que la contiene pero si abrimos la botella y quisieras poner el agua en el suelo esta se derrama. ¿Qué tal si cambiamos una botella por otra, que pasa con el agua? Vuelve a tomar la forma de la segunda botella.

Los líquidos, tienen moléculas que están más cerca que la de los gases pero a un se pueden mover con mucha facilidad. Los líquidos tienen la capacidad de diluirse y mezclar con otros líquidos pero a una velocidad mucho más lenta que la de los gases. Otra propiedad de los líquidos es que sus moléculas se atraen entre sí formando una especie de tensión en la superficie de los líquidos. Esa es la razón por la que los zancudos y las moscas pueden caminar sobre el agua.

Sólidos.

Ahora miremos un pedazo de madera. Tú lo puedes tirar, te puedes parar en el, le puedes poner un elefante encima ¿y qué pasa? El pedazo de ladera sigue siendo el mismo. Los elementos sólidos tienen volumen y forma que no cambia ni siquiera con un elefante sobre el a menos que se desintegre pero imaginemos que es un elefante chiquito.

Plasma.

La última forma de materia es el plasma. Es el elemento más común de materia en el universo, tanto por masa como por volumen. Nuestro sol es una enorme bola de plasma. Aunque el plasma no se puede encontrar naturalmente en la tierra, la fabricación de este se ha vuelto común, sobre imagina esas enormes luces de neón, o los televisores plasma. El plasma es un gas que se calienta con mucha energía pero que tiene electrones negativos. Esto le permite al plasma conducir la energía con mucha facilidad pero el plasma no tiene volumen ni figura.

Ejercicios

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