1.- ESTRUCTURA Y MODELOS ATÓMICOS, La teoría atómica moderna debe su origen a Dalton. Thomson definió el átomo como una esfera dotada de carga electropositiva en cuyo interior se encuentran distribuidos electrones con carga negativa. Rutherford dijo que la carga positiva y casi la totalidad de la masa se concentran en un núcleo pequeño y los electrones giran alrededor. Bohr relacionó la energía de los electrones con sus órbitas: si el electrón se encuentra en órbitas estables no radiará energía, pero cuando salta de una órbita estable a otra de distinta energía emite o absorbe radiación electromagnética. Actualmente, está aprobada la teoría mecanocuántica, en la cual explica que el átomo está formado por una corteza y un núcleo.
CORTEZA: En ella se encuentran los electrones, que son partícula con carga negativa. Los electrones giran alrededor del núcleo en orbitales, según el concepto de órbita de Bohr, cuyo número n es su número cuántico e indicará el tamaño y la energía de la órbita, cuando n = 1 nos indicaría la órbita de menor radio y de menor energía y a mayor n, mayor energía y radio.
Estos niveles o capas se indican también con las letras K, L, M,… que corresponden a los valores del número cuántico principal n = 1, 2, 3,…
También se pueden indicar con la nomenclatura inglesa: s (sharp), p (principal), d (diffuse) y f (fundamental), el resto de los nombres siguen el orden alfabético g, h.
El número máximo de capas es de 7 (órbitas): K, L, M, N, O, P, Q. En cada capa puede haber:
2n2 electrones
Ejemplo: capa K con n =1 tendría 2 electrones, capa L con n = 2 tendría 8 e–, capa M con n =3 tendría 18 e–,…
En la última capa sólo puede haber 8 e–.
Para que algo se mueva en línea recta necesitamos una fuerza y para que algo se mueva en círculo u órbitas necesitamos una fuerza y un momento angular.
Momento del e– = ( n h ) / 2π
h = es la constante de Plank = 6,626 10-34 J s
NÚCLEO: Está en el centro del átomo rodeado por una nube electrónica (corteza), en él se encuentran los protones y neutrones llamadas nucleones. En el núcleo se encuentra el 100% de la carga positiva y el 99,9% de la masa del átomo.
CLASIFICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS FUNDAMENTALES: Podemos clasificar a las partículas fundamentales que forman la estructura microscópica de la materia en función de su masa:
– Bosones: son partículas sin masa, solo energéticas y sin carga. Son: fotón X y g, gravitón, gluón y partículas W y Z.
– Leptones: Son partículas ligeras. Son: neutrino= u, electrón= e– (carga negativa), Tau = τ, muón= μ.
– Hadrones: Se dividen en:
* Mesones (partículas intermedias): prión y kaón.
* Bariones (partículas pesadas): protón (carga positiva), neutrón (sin carga) e Hiperón.
2.- CARACTERIZACIÓN DEL ÁTOMO: Las características nucleares de un átomo se identifican mediante dos magnitudes:
– NÚMERO ATÓMICO (Z), Es el número de protones del núcleo (que coinciden con el nº de electrones de la corteza). Determina las propiedades químicas.
– NÚMERO MÁSICO (A), Es el número total de nucleones (protones y neutrones) que hay en el núcleo. Determina las propiedades nucleares.
Para conocer la radiactividad del átomo nos fijamos en A.
A = Z + N
N es el número de neutrones.
Cada tipo o especie de núcleo, definido por estas dos magnitudes recibe el nombre de núclido o nucleido.
XAZ
– ISÓTOPOS, Son nucleidos que tienen el mismo número atómico (Z) y distinto número másico (A).
– ISÓBAROS, Son nucleidos que tienen distinto número atómico (Z) y el mismo número másico (A).
– ISÓTONOS, Son nucleidos que poseen distinto número atómico (Z) y número másico (A), pero igual nº de neutrones.
– ISÓMEROS, Son nucleidos que tienen el mismo número atómico (Z) y el mismo número másico (A), pero presentan diferentes estados de energía.
3.- MASA NUCLEAR Y ENERGÍA DE LIGADURA, La masa de los átomos y núcleos de mide en física nuclear en unidades de masa atómica = u.m.a.
Esta unidad se define como la doceava parte de la masa del átomo del C12.
1 u.m.a.= 1,66 10-27 Kg
Teniendo en cuenta la equivalencia masa – energía según Einstein, sería:
E = m c2
Donde c es la velocidad de propagación de la luz en el vacío. Otra unidad es el electrón voltio (eV), que es la energía necesaria para mover la carga de 1e– entre dos puntos en los que hay una diferencia de potencial de 1V. La masa de un núcleo es menor qua la masa de sus componentes cuando están separados entre sí. La energía equivalente a esta diferencia de masa recibe el nombre de Energía de enlace o de ligadura (B), que sería la energía que hay que suministrar al núcleo para separar sus componentes.
La energía de ligadura por nucleón (B/ A), resulta de dividir la energía de enlace (B) por el número de nucleones que componen el núcleo (A), permite comparar la energía de ligadura de diferentes nucleidos. Su valor máximo corresponde a 8,8 MeV en el Fe56.
La energía de ligadura por nucleón es un buen indicador de la mayor o menor estabilidad nuclear. Si se unen dos nucleidos ligeros entre sí para formar un núcleo mayor, se libera energía, esto sería la fusión nuclear. Si un núcleo pesado se divide en dos núcleos, también se libera energía, esto sería la fisión nuclear.
