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La estructura atómica y otros, Resúmenes de Ingeniería de Materiales

este es un resumen sobre una exposicion de estructura atomica y otros temas relacionados de forma muy resumida y entendible.

Tipo: Resúmenes

2024/2025

Subido el 12/07/2025

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yamileth-jihuallanca-ticona 🇵🇪

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I. Introducción
El estudio de la estructura atómica es uno de los pilares de la química moderna y de otras ciencias como la
física o la biología molecular. El átomo, aunque microscópico, determina el comportamiento de los
elementos: cómo reaccionan, qué propiedades tienen, y cómo se relacionan entre sí.
Entender cómo están organizadas sus partículas —protones, neutrones y electrones— nos permite explicar
desde fenómenos cotidianos, como la formación de moléculas, hasta aplicaciones tecnológicas como la
medicina nuclear o la creación de nuevos materiales.
II. MODELOS ATÓMICOS A LO LARGO DE LA HISTORIA
A lo largo de la historia, varios científicos propusieron modelos que trataron de explicar cómo es el átomo
por dentro. Cada modelo fue más avanzado que el anterior, incorporando nuevos descubrimientos y
corrigiendo errores.
1. John Dalton (1803):
Propone el primer modelo moderno del átomo. Lo describe como una esfera maciza, indivisible,
indestructible y única para cada elemento.
2. J. J. Thomson (1897):
Tras descubrir el electrón, propone que el átomo es una esfera positiva con electrones incrustados,
como un "pudín de pasas".
3. Ernest Rutherford (1911):
Realiza el famoso experimento de la lámina de oro. Descubre que la mayor parte del átomo es
espacio vacío y que hay un pequeño núcleo positivo en el centro, con los electrones girando
alrededor.
4. Niels Bohr (1913):
Mejora el modelo de Rutherford. Propone que los electrones giran en órbitas circulares fijas
llamadas niveles de energía, sin emitir energía mientras permanecen en ellas.
EL MODELO CUÁNTICO MODERNO
El modelo más aceptado hoy en día es el modelo cuántico moderno, que se desarrolló en los años 1920 y
1930. A diferencia del modelo de Bohr, este no considera órbitas circulares, sino orbitales: zonas donde hay
mayor probabilidad de encontrar un electrón.
Este modelo no fue creado por una sola persona, sino que fue resultado de los aportes de varios científicos:
Erwin Schrödinger (1926): propuso una ecuación de onda que permite calcular la probabilidad de
encontrar un electrón en un lugar específico.
Werner Heisenberg (1927): formuló el principio de incertidumbre: no se puede saber al mismo
tiempo con exactitud la posición y la velocidad de un electrón.
Louis de Broglie (1924): propuso que el electrón se comporta como partícula y como onda.
Max Planck: introdujo la teoría cuántica al decir que la energía se emite o absorbe en paquetes
discretos llamados cuantos.
Niels Bohr: aunque su modelo fue superado, sus ideas sobre niveles energéticos sirvieron de base
para los modelos cuánticos.
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I. Introducción El estudio de la estructura atómica es uno de los pilares de la química moderna y de otras ciencias como la física o la biología molecular. El átomo, aunque microscópico, determina el comportamiento de los elementos: cómo reaccionan, qué propiedades tienen, y cómo se relacionan entre sí. Entender cómo están organizadas sus partículas —protones, neutrones y electrones— nos permite explicar desde fenómenos cotidianos, como la formación de moléculas, hasta aplicaciones tecnológicas como la medicina nuclear o la creación de nuevos materiales. II. MODELOS ATÓMICOS A LO LARGO DE LA HISTORIA A lo largo de la historia, varios científicos propusieron modelos que trataron de explicar cómo es el átomo por dentro. Cada modelo fue más avanzado que el anterior, incorporando nuevos descubrimientos y corrigiendo errores.

  1. John Dalton (1803): Propone el primer modelo moderno del átomo. Lo describe como una esfera maciza, indivisible, indestructible y única para cada elemento.
  2. J. J. Thomson (1897): Tras descubrir el electrón, propone que el átomo es una esfera positiva con electrones incrustados, como un "pudín de pasas".
  3. Ernest Rutherford (1911): Realiza el famoso experimento de la lámina de oro. Descubre que la mayor parte del átomo es espacio vacío y que hay un pequeño núcleo positivo en el centro, con los electrones girando alrededor.
  4. Niels Bohr (1913): Mejora el modelo de Rutherford. Propone que los electrones giran en órbitas circulares fijas llamadas niveles de energía , sin emitir energía mientras permanecen en ellas. EL MODELO CUÁNTICO MODERNO El modelo más aceptado hoy en día es el modelo cuántico moderno , que se desarrolló en los años 1920 y
  5. A diferencia del modelo de Bohr, este no considera órbitas circulares, sino orbitales : zonas donde hay mayor probabilidad de encontrar un electrón. Este modelo no fue creado por una sola persona, sino que fue resultado de los aportes de varios científicos:
  • Erwin Schrödinger (1926): propuso una ecuación de onda que permite calcular la probabilidad de encontrar un electrón en un lugar específico.
  • Werner Heisenberg (1927): formuló el principio de incertidumbre: no se puede saber al mismo tiempo con exactitud la posición y la velocidad de un electrón.
  • Louis de Broglie (1924): propuso que el electrón se comporta como partícula y como onda.
  • Max Planck: introdujo la teoría cuántica al decir que la energía se emite o absorbe en paquetes discretos llamados cuantos.
  • Niels Bohr: aunque su modelo fue superado, sus ideas sobre niveles energéticos sirvieron de base para los modelos cuánticos.

Gracias a estos aportes , hoy entendemos que los electrones no están "girando" en órbitas exactas, sino que existen en regiones llamadas orbitales, que pueden tener forma de esfera (s), lóbulos (p), tréboles (d), o formas más complejas (f). III. PARTES DEL ÁTOMO El átomo tiene dos regiones principales:

  • Núcleo atómico: contiene protones (+) y neutrones (sin carga). Es muy pequeño pero concentra casi toda la masa del átomo. Por ejemplo, un átomo de oxígeno tiene 8 protones y generalmente 8 neutrones.
  • Corteza electrónica: donde se encuentran los electrones (–), en constante movimiento. Aunque tiene casi todo el volumen, su masa es despreciable. Esta división es clave para entender la estabilidad del átomo, las reacciones químicas y la identidad de cada elemento. IV. UNIDAD DE MASA ATÓMICA Y NÚMERO DE AVOGADRO La unidad de masa atómica (uma) es una medida que se utiliza para expresar la masa de átomos y moléculas. Se define como la doceava parte de la masa del átomo de carbono- 12 y equivale a 1.66 × 10⁻²⁴ gramos. El número de Avogadro es 6.022 × 10²³. Esta constante representa la cantidad de partículas (átomos, moléculas) que hay en un mol de sustancia. Por ejemplo: 18 gramos de agua contienen 6.022 × 10²³ moléculas. V. ISÓTOPOS, ISÓBAROS E IONES
  • Isótopos: átomos del mismo elemento (igual numero atomico Z) pero diferente número de neutrones. Ejemplo clásico: El hidrógeno tiene tres isótopos: protio (¹H), deuterio (²H) y tritio (³H).
  • Isóbaros: tienen el mismo número másico (A), pero diferente número atómico (Z). Ejemplo: El argón-40 (18 protones) y el calcio-40 (20 protones).
  • Iones: átomos que ganan o pierden electrones. Si pierden, se vuelven cationes ; si ganan, aniones. Ejemplo: Cuando un átomo como el sodio pierde un electrón se convierte en un catión (ion sodio + Na⁺), y cuando uno como el cloro gana un electrón se convierte en un anión (Cl⁻). VI. DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA Los electrones se ubican en niveles de energía (n) , divididos en subniveles (s, p, d, f) , que a su vez tienen orbitales.
  • Subnivel s: 1 orbital → 2 electrones
  • Subnivel p: 3 orbitales → 6 electrones
  • Subnivel d: 5 orbitales → 10 electrones
  • Subnivel f: 7 orbitales → 14 electrones
  • El radio atómico es la distancia entre el núcleo y el electrón más externo. Aumenta hacia abajo en un grupo y disminuye hacia la derecha en un periodo. XI. TRANSICIONES ELECTRÓNICAS Y ESPECTROS ATOMICOS Los electrones en un átomo se encuentran distribuidos en niveles de energía. Cuando un electrón absorbe energía —por ejemplo, al calentarse o al recibir luz— puede saltar a un nivel más alto. A esto se le llama estado excitado. Sin embargo, este estado no es estable, y el electrón tiende a volver a su nivel original, llamado estado fundamental. Al hacerlo, libera esa energía en forma de luz o radiación. ¿Qué es el espectro atómico? El espectro atómico es el conjunto de líneas de colores que aparecen cuando los electrones liberan energía al volver a su estado normal. Cada línea representa una cantidad específica de energía emitida, y eso genera un color distinto. Lo más interesante es que cada elemento tiene su propio espectro atómico , como una huella digital única , y por eso se puede identificar un elemento mirando la luz que emite. Ejemplo práctico: El sodio, por ejemplo, emite una luz amarilla intensa , alrededor de 589 nanómetros. Por eso, si calentamos una sal de sodio en un mechero, se verá una llama amarilla. Este principio se usa en técnicas de laboratorio como la espectroscopía , y también en cosas cotidianas como los fuegos artificiales, que usan distintos elementos para generar diferentes colores.