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DEFINICIONES Y GENERALIDADES DE LA MATERIA (LOS ATOMOS) Y LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS (FOTONES):

 

ÁTOMO:

Es la unidad básica de la materia y es la partícula más pequeña que aún caracteriza a un elemento químico y que es capaz de intervenir en reacciones químicas con otros átomos iguales o distintos para formar moléculas. Está formado por un núcleo que contiene los nucleones (protones y neutrones), cargado positivamente (porque los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga) los cuales representa la mayor parte de la masa del átomo (3.600 veces la masa de los electrones, porque tanto el neutrón como el protón tienen una masa de aproximadamente 1.800 veces la del electrón) y externamente al núcleo hay otras partículas llamadas electrones que tiene carga negativa, y son los que determinan el tamaño del átomo.

Carga eléctrica del protón es positiva.

Carga eléctrica del electrón es negativa del mismo valor del protón.

Carga eléctrica del neutrón es cero, porque el neutrón no tiene carga eléctrica.

Masa del electrón = 0.9 x 10 -27 gr (0,000000000000000000000000009 gr)

Masa del protón y del neutrón, cada uno tiene una masa de 1.800 veces la del electrón.

En cada órbita o capa del átomo puede haber un número máximo de electrones (hasta ese número) correspondiente a 2n2 donde n es el número de la capa.

Las capas se denominan K, L, M, N …. De la que está más cerca al núcleo hacia afuera. El número de capas u órbitas del átomo indican en qué periodo (fila) de la tabla periódica se localiza.

 

El número atómico se designa con la letra Z = número de protones.

Existen 105 elementos en la naturaleza que se caracterizan porque todos tienen DIFERENTE CANTIDAD DE PROTONES o sea la Z es diferente para cada uno. Los elementos están ordenados en la tabla periódica por este número (en orden por las filas o sea por los periodos).

 

El  número másico se designa con la letra A = suma de protones + neutrones de un núclido. No debemos confundirla con la masa atómica de un elemento, la cual es el promedio ponderado de los números másicos de sus isótopos, esta masa atómica es la que aparece en la tabla periódica.

La unidad de medida del número másico y de la masa atómica es la unidad de número másico (umas).

 

La energía de enlace nuclear se designa con la letra W = es la fuerza que existe en el núcleo que mantiene la cohesión entre los protones y los neutrones.

 

El nivel energético o energía de enlace de las orbitas o capas, corresponde a la energía que se debe aplicar a un electrón de esa capa para arrancarlo del átomo.

 

Las propiedades físicas de los elementos son las que se presentan y se pueden medir, sin que se afecte la identidad del elemento por ejemplo la textura, el color, el brillo, la densidad, la solubilidad, la dureza, la tenacidad, la fragilidad, la maleabilidad, la ductibilidad, la elasticidad, la fusibilidad, la conducción del calor y conductibilidad de la electricidad. Por lo general las propiedades físicas se presentan mientras persista la causa que los origina y durante el cambio físico las variaciones de la energía no son grandes.

 

Las propiedades químicas de los elementos son que le permiten reaccionar con otros elementos iguales o diferentes para formar nuevas sustancias o sea que cuando una propiedad química se presenta el elemento pierde su identidad y se transforma en parte de otra sustancia; entre estas propiedades químicas tenemos la electronegatividad (por medio de la cual se presenta la oxidación o sea la capacidad para perder electrones o sea que el elemento tiene valencia positiva y la reducción o sea la capacidad para captar electrones o sea que el elemento tiene valencia negativa), la combustión (proceso de oxidación rápida con producción de calor y en algunos casos luz), la esterificación (reacción entre un ácido graso con un alcohol), hidrólisis (ruptura de una molécula con la utilización de una molécula de agua),  la saponificación, potencial de ionización, el punto de  ebullición y el punto de fusión.  Las propiedades químicas son reversibles e irreversibles, según la reacción se dé bidireccional o en una dirección (como la combustión). Las propiedades químicas de los elementos están dado por los electrones. Las propiedades químicas por lo general persisten luego que desaparece la causa que los originó y durante el cambio químico por lo general se acompaña de grandes variaciones en los niveles de energía.

 

Materia: Es todo lo que tiene masa, peso, ocupa un lugar en el espacio y nos rodea, la cual se puede encontrar en estado sólido, líquido o gaseoso.

 

Partícula: Es todo aquello que en reposo posee masa, peso, ocupa un espacio y tiene energía (carga eléctrica) y entre las que tenemos: los nucleones, la partícula α, los electrones, los positrones, el neutrino y el antineutrino.

 

Teoría corpuscular de la materia: Explica que la materia está formada por corpúsculos  (los átomos) que están formados por un conglomerado de partículas.

 

ATOMO EN ESTADO FUNDAMENTAL O ELECTRICAMENTE NEUTROS O DE MÍNIMA ENERGIA:

Cuando un átomo tiene igual número de protones (número atómico o Z) que de electrones, por lo cual tiene carga nula y esos electrones ocupan los menores niveles energéticos permitidos dentro de cada orbita o capa para que no sean arrancados del átomo.

 

IONES: Cuando un átomo de un elemento sufre modificaciones en la cantidad de electrones se denomina un ion o sea son los átomos de los elementos que tienen una diferencia de carga eléctrica entre protones (número atómico o Z) y los electrones. Cuando poseen más electrones que protones tendrán una carga neta negativa y se llaman iones aniones. Cuando poseen menos electrones que protones tendrán una carga neta positiva y se llaman iones cationes.

 

NUCLEIDOS: Son las posibilidades de  variaciones de la agrupación de los nucleones (protones y neutrones) de un átomo. O sea que los nucleones pueden variar por cantidad de protones o de neutrones o por estructura de agrupamiento. Entonces para definir un nucleido o núclido se debe tener en cuenta los parámetros A, Z y W. Los nucleidos se representan colocando junto a su símbolo químico los valores A y Z.

 

FOTÓN: No posee masa ni carga eléctrica pero si poseen energía que se expresa en eV (electrón voltios), siempre viaja a la velocidad de la luz sin que puedan existir a una velocidad inferior (ni superior porque no existe una velocidad superior), tiene propiedades de ondas como la de refractarse y la reflejarse y también tiene propiedades de una partícula cuando interactúa con la materia para transferirle energía. (En palabras mías un fotón es la unidad de la que están hechas las ondas electromagnéticas o sea son como un  “paquete de energía”). El fotón posee una energía que se relaciona con la longitud de onda de la onda electromagnética (OEM) la cual se calcula con la fórmula: fotón= h (constante de Plank) * frecuencia de la onda.  Entre más corta es la longitud de onda y lógicamente con mayor frecuencia  de onda el fotón que forma esta OEM es más energético.

 

ELECTRÓN-VOLTIO (eV): Es la unidad de energía utilizada en física atómica. Corresponde a la energía que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio y representa un valor de 1,6 x 10-19 joules. Recordemos que el joule es la unidad de medida de la energía de tipo eléctrica (Energía necesaria para desplazar un Kilo una distancia de 1 metro); porque la energía de tipo calórica se mide con la caloría (Cantidad de energía necesaria para elevar un gramo de agua un 1 °C). Como múltiplos de los eV tenemos los prefijos del Sistema Internacional de medidas o sea:

La energía de los fotones en eV es la que le confiere a las OEM su capacidad de ionización, siendo que esta capacidad la poseen las OEM de tipo radiaciones cósmicas, rayos ϒ, Rx y las radiaciones UV. La energía de los fotones de las OEM en eV es:

CLASIFICACIÓN DE LAS RADIACIONES: Las radiaciones, atendiendo a su energía, se clasifican en radiaciones ionizantes y no ionizantes.

 

RADIACIONES IONIZANTES: Corresponden a las radiaciones de mayor energía (menor longitud de onda y alta frecuencia) dentro del espectro electromagnético, que tienen energía suficiente como para arrancar electrones de los átomos con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones o sea para producir iones. Las radiaciones ionizantes son los rayos cósmicos, los gamma, los Rx y la luz ultravioleta.

 

RADIACIONES NO IONIZANTES. Son aquellas que no poseen suficiente energía para arrancar un electrón del átomo, es decir, no son capaces de producir iones y corresponde a todas las demás radiaciones diferentes a las ionizantes o sea son el espectro visible, las infrarrojas, las microondas, las ondas de los teléfonos celulares,  de la radio y las de la televisión.