historia del atomo

http://es.youtube.com/watch?v=8XaTzA3pRiw

MOLECULA

En química, una molécula es una partícula formada por un conjunto de átomos ligados por enlaces covalentes o metálicos (en el caso del enlace iónico no se consideran moléculas, sino redes cristalinas) , de forma que permanecen unidos el tiempo suficiente como para completar un número considerable de vibraciones moleculares. Constituye la mínima cantidad de una sustancia que mantiene todas sus propiedades químicas. Las moléculas lábiles pueden perder su consistencia en tiempos relativamente cortos, pero si el tiempo de vida medio es del orden de unas pocas vibraciones, estamos ante un estado de transición que no se puede considerar molécula. Hay moléculas de un mismo elemento, como O2, O3, N2, P4..., pero la mayoría de ellas son uniones entre diferentes elementos: la molécula se modifica con el calor.
Se habla de “moléculas monoatómicas”, pese a lo contradictorio de la expresión, al referirse a los gases nobles y a otros elementos en los casos en que se hallan en forma de átomos discretos.
Las moléculas pueden ser neutras o tener carga eléctrica; si la tienen pueden denominarse ion-molécula o ion poliatómico.
Una sustancia química formada por moléculas neutras contendrá un único tipo de tales moléculas, pero si contiene iones-molécula necesariamente ha de contener también iones monoatómicos o poliatómicos de carga contraria.

ESTRUCTURA MOLECULAR

La estructura molecular puede ser descrita de diferentes formas. La fórmula química es útil para moléculas sencillas, como H2O para el agua o NH3 para el amoníaco. Contiene los símbolos de cada elemento que contiene la molécula, así como su proporción por medio de los subíndices.
Para moléculas más complejas, como las que se encuentran comúnmente en química orgánica, la fórmula química no es suficiente, y vale la pena usar una fórmula estructural, que indica gráficamente la disposición espacial de los distintos grupos funcionales.
Cuando se quieren mostrar variadas propiedades moleculares (como el potencial eléctrico en la superficie de la molécula), o se trata de sistemas muy complejos, como proteínas, ADN o polímeros, se utilizan representaciones especiales, como los modelos tridimensionales (físicos o representados por ordenador). En proteínas, por ejemplo, cabe distinguir entre estructura primaria (orden de los aminoácidos), secundaria (primer plegamiento en hélices, hojas, giros...), terciaria (plegamiento de las estructuras tipo hélice/hoja/giro para dar glóbulos) y cuaternaria (organización espacial entre los diferentes glóbulos).

MATERIA

Todos los cuerpos están formados por materia, cualquiera sea su forma, tamaño o estado. Pero no todos ellos están formados por el mismo tipo de materia, sino que están compuesto de sustancias diferentes. Para examinar la sustancia de la que está compuesto un cuerpo cualquiera, éste puede dividirse hasta llegar a las moléculas que lo componen. Estas partículas tan pequeñas son invisibles a nuestros ojos, sin embargo, mantienen todas las propiedades del cuerpo completo. A su vez, las moléculas pueden dividirse en los elementos simples que la forman, llamados átomos.

ATOMO

átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

ESTRUCTURA ATOMICA

La teoría aceptada hoy es que el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleón, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.

El núcleo atómico
El núcleo del átomo se encuentra formado por nucleones, los cuales pueden ser de dos clases:
Protones: Partícula de carga eléctrica positiva igual a una carga elemental, y 1,67262 × 10–27 kg y una masa 1837 veces mayor que la del electrón
Neutrones: Partículas carentes de carga eléctrica y una masa un poco mayor que la del protón (1,67493 × 10–27 kg)
Nube electrónica
Alrededor del núcleo se encuentran los electrones que son partículas elementales de carga negativa igual a una carga elemental y con una masa de 9,10 × 10–31 kg
La cantidad de electrones de un átomo en su estado basal es igual a la cantidad de protones que contiene en el núcleo, es decir, al número atómico, por lo que un átomo en estas condiciones tiene una carga eléctrica neta igual a 0.
A diferencia de los nucleones, un átomo puede perder o adquirir algunos de sus electrones sin modificar su identidad química, transformándose en un ion, una partícula con carga neta diferente de cero.
El concepto de que los electrones se encuentran en órbitas satelitales alrededor del núcleo se ha abandonado en favor de la concepción de una nube de electrones deslocalizados o difusos en el espacio, el cual representa mejor el comportamiento de los electrones descrito por la mecánica cuántica únicamente como funciones de densidad de probabilidad de encontrar un electrón en una región finita de espacio alrededor del núcleo.

PROTONES

protón (en griego protón significa primero) es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva (1,602 × 10–19 culombios) y una masa de 938,3 MeV/c2 (1,6726 × 10–27 kg) o, del mismo modo, unas 1836 veces la masa de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse. El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.Los protones están clasificados como bariones y se componen de dos quarks arriba y un quark abajo, los cuales también están unidos por la fuerza nuclear fuerte mediada por galeones. El equivalente en antimateria del protón es el antiprotón, el cual tiene la misma magnitud de carga que el protón, pero de signo contrario

ESTRUCTURA DEL NEUTRON

NEUTRON


formado por un quark "up" y dos quarks "down".
El neutrón es una partícula neutra (i.e. sin carga eléctrica, de ahí su nombre) y forma, junto al protón, los núcleos atómicos. Fue descubierto en 1932 por el físico birtánico James Chadwick, lo que le otorgó el premio Nobel de física en 1935. Enrico Fermi, uno de los padres de la energía nuclear, realizó sendos experimentos con neutrones que le llevaron al premio Nobel en 1938 por el descubrimiento de nuevos elementos radioactivos y el estudio de las reacciones con neutrones lentos. También le permitieron conjeturar que el neutrón, a pesar de ser neutro, tiene una distribución de carga en su interior: positiva en el centro y negativa en su exterior. Tal hipótesis, vigente durante décadas incluso tras el desarrollo de la teoría de los quarks, parece haber dejado de ser válida a la luz de nuevos experimentos.

Propiedades físicas de los cuerpos

Según la agrupación de sus moléculas, los cuerpos tienen cuatro estados diferentes: sólido, líquido, gaseoso y plasma.
Estado líquido
Al alcanzar la temperatura de fusión el sólido se va "descomponiendo" hasta desaparecer la estructura cristalina alcanzándose el estado líquido, cuya característica principal es la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe una cierta ligazón entre los átomos del cuerpo, aunque de mucha menor intensidad que en el caso de los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:
Fuerza de cohesión menor (regular)
Movimiento-energía cinética.
Toma la forma del envase que lo contiene.
En frío se comprime.
Posee fluidez.
Puede presentar fenómeno de difusión.
Conductividad en medios líquidos
La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.
Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:
En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella.
En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada.
En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.
Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.
La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.
Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.
La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia antes de la aplicación de las normas INEN).

Estado gaseoso

Artículo principal: Gas
Por último, incrementando aún más la temperatura se alcanza el estado gaseoso. Los átomos o moléculas del gas se encuentran virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, aunque con mayor propiedad debería decirse que se distribuye o reparte por todo el espacio disponible. El estado gaseoso presenta las siguientes características:
Fuerza de cohesión casi nula.
Sin forma definida.
Toma el volumen del envase que lo contiene
Se puede comprimir fácilmente.
Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los contiene.
Los gases se mueven con libertad.

Plasma

Al plasma se le llama a veces "el cuarto estado de la materia", además de los tres "clásicos", sólido, líquido y gas. Es un gas en el que los átomos se han roto, que está formado por electrones negativos y por iones positivos, átomos que han perdido electrones y han quedado con una carga eléctrica positiva y que están moviéndose libremente.
En la baja atmósfera, cualquier átomo que pierde un electrón (p.e., cuando es alcanzado por una partícula cósmica rápida) lo recupera pronto o atrapa otro. Pero la situación a altas temperaturas, como las que existen en el Sol, es muy diferente. Cuanto más caliente está el gas, más rápido se mueven sus moléculas y átomos, y a muy altas temperaturas las colisiones entre estos átomos moviéndose muy rápidamente son lo suficientemente violentas como para liberar los electrones. En la atmósfera solar, una gran parte de los átomos están permanentemente "ionizados" por estas colisiones y el gas se comporta como un plasma.
A diferencia de los gases fríos (p.e. el aire a la temperatura ambiente), los plasmas conducen la electricidad y son fuertemente influidos por los campos magnéticos. La lámpara fluorescente, muy usada en el hogar y en el trabajo, contiene plasma (su componente principal es el vapor de mercurio) que calienta y agita la electricidad, mediante la línea de fuerza a la que está conectada la lámpara. La línea hace positivo eléctricamente a un extremo y el otro negativo causa que los iones (+) se aceleren hacia el extremo (-), y que los electrones (-) vayan hacia el extremo (+). Las partículas aceleradas ganan energía, colisionan con los átomos, expulsan electrones adicionales y así mantienen el plasma, incluso aunque se recombinen partículas. Las colisiones también hacen que los átomos emitan luz y, de hecho, esta forma de luz es más eficiente que las lámparas tradicionales. Los letreros de neón y las luces urbanas funcionan por un principio similar y también se usan (o usaron) en electrónica.
Otro importante plasma en la naturaleza es la ionosfera, que comienza a unos 70-80 km por encima de la superficie terrestre. Aquí los electrones son expulsados de los átomos por la luz solar de corta longitud de onda, desde la ultravioleta a los rayos X: no se recombinan fácilmente debido a que la atmósfera se rarifica más a mayores altitudes y no son frecuentes las colisiones. La parte inferior de la ionosfera, la "capa D", a los 70-90 km, aún tiene suficientes colisiones como para desaparecer después de la puesta del sol. Entonces se combinan los iones y los electrones, mientras que la ausencia de luz solar no los vuelve a producir. No obstante, esta capa se restablece después del amanecer. Por encima de los 200 km, las colisiones son tan infrecuentes que la ionosfera prosigue día y noche.

PROPIEDADES ESPECIFICAS DE LOS SOLIDOS

Adherencia: Atracción o unión entre las moléculas próximas de los cuerpos.
Aleabilidad Propiedad que tienen los materiales para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las aleaciones un componente como mínimo tiene que ser un metal.
Calor específico. La capacidad calorífica o calor específico de una sustancia es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1 ºC su temperatura. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.
Capilaridad: Es la cualidad que posee una sustancia de absorber a otra.
Compresibilidad. Es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión determinada manteniendo constantes otros parámetros. Los sólidos a nivel molecular no se pueden comprimir
Conductividad eléctrica. Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. Según esta condición los materiales se clasifican en conductores, aislantes y semiconductores.
Conductividad térmica. La capacidad de los materiales para dejar pasar el calor
Dureza: Dificultad que oponen los cuerpos a ser rayados. Escala de Mohs. La dureza se mide con unos instrumentos llamados durómetros y exsiten diferentes escalas de dureza Brinell, Rockwell, Vickers, etc
Divisibilidad:- Propiedad en virtud de la cual los cuerpos sólidos pueden fraccionarse hasta el límite molecular.
Ductilidad: Propiedad que tienen algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. A los metales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los metales más dúctiles son el platino, oro y cobre. El cobre se utiliza principalmente para fabricar cables eléctricos , porque a su buena ductilidad añade el hecho de que sea muy buen conductor de la electricidad
Elasticidad: Designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentra sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan
Extensión.- Capacidad para ocupar una parte de espacio. (superficie, volumen, longitud)
Fragilidad: Propiedad de la materia que indica con que facilidad se puede romper un cuerpo al sufrir un golpe ligero. la propiedad opuesta a la fragilidad es la tenacidad.
Impenetrabilidad:- Propiedad que impide que un cuerpo esté en el lugar que ocupa otro.
Inercia:- Resistencia que opone un cuerpo para salir de su estado de reposo, para cambiar las condiciones de movimiento o cesar en él sin aplicación de alguna fuerza.
Magnetismo Propiedad que tienen algunos metales para a atraer al hierro. El acero puede convertirse en imán si se desea. También se pueden producir electroimanes.
Maleabilidad: Propiedad que tienen algunos materiales para formar láminas muy finas. El oro es un metal de una extraordinaria maleabilidad permitiendo láminas de solo unas milésimas de milímetros. La plata y el cobre también son muy maleables, así como la hojalata, que es una aleación de hierro y estaño
Mecanibilidad Es la propiedad que tienen algunos materiales para ser mecanizados con procedimientos de arranque de viruta.
óptica Determina como pasa la luz a través de los sólidos. Pueden ser transparente, traslúcido u opacos
Ósmosis. Es un fenómeno que consiste en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable.
Pesantez.- Presión sobre los cuerpos sobre los que se apoya o tensión sobre los que prende.
Peso específico. También se conoce con el nombre de densidad. Relación entre su peso y su volumen. Densidad= Peso/Volumen D=P/V. El peso específico de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen.
Plasticidad Propiedad mecánica de un material, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico.
Porosidad Propiedad de tener espacio libre entre sus moléculas y poder absorber líquidos o gases.
Punto de congelación Temperatura a la cual un líquido se convierte en estado sólido
Punto de ebullición: Temperatura a la cual un líquido se convierte en gas
Punto de fusión. Es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido.
Resiliencia: Es la cantidad de energía que puede absorber un material, antes de que comience la deformación irreversible, esto es, la deformación plástica.
Resistencia a la corrosión Comportamiento que tienen los materiales al tomar contacto con productos químicos, especialmente ácidos.
Resistencia mecánica: Capacidad que tiene un material de soportar los distintos tipos de esfuerzo que existen sin deformarse permanentemente.
Resistencia a la oxidación. Comportamiento que tienen los materiales ante el oxígeno de la atmósfera y el contacto con el agua.
Soldabilidad Es la propiedad que tienen algunos materiales para poder ser soldados
Templabilidad Propiedad que tienen algunos metales para endurecerse por tratamientos térmicos o químicos.
Tenacidad: Es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. El acero es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones.

CONDUCTORES, AISLANTES Y SEMICONDUCTORES

CUERPOS CONDUCTORES Y AISLANTES: Los cuerpos conductores son aquellos cuyos átomos permiten fácilmente el paso de electrones a su través. Un buen ejemplo de conductor es el Cobre (Cu) que dispone de un electrón inestable en su cuarta órbita con una gran tendencia a desprenderse.CUERPOS SEMICONDUCTORES INTRINSECOS: Mientras que los cuerpos buenos conductores ofrecen escasa resistencia al paso de electrones, los aislantes la ofrecen elevadísima, y entre ambos extremos, se encuentran los semiconductores que presentan una resistencia intermedia.Un ejemplo de elemento semiconductor es el Silicio (Si), la característica fundamental de los cuerpos semiconductores es la de poseer cuatro electrones en su órbita de valencia. Con esta estructura el átomo es inestable, pero para hacerse estable se le presenta un dilema: y es que le cuesta lo mismo desprenderse de cuatro electrones y quedarse sin una órbita, que absorber otros cuatro electrones para hacerse estable al pasara tener ocho electrones. En estas especiales circunstancias, ciertos elementos como el Silicio y el Germanio (Ge) agrupan sus átomos de manera muy particular, formando una estructura reticular en la que cada átomo queda rodeado por otros cuatro iguales, propiciando la formación de los llamados enlaces covalentes. En estas circunstancias, la estructura de los cuerpos semiconductores, al estabilizarse, debería trabajar como buen aislante, pero no es así a causa de la temperatura. Canto mayor es la temperatura aumenta la agitación de los electrones y por consiguiente enlaces covalentes rotos, dando lugar a electrones libres y huecos (falta de electrón).SEMICONDUCTORES EXTRÍNSECOS: Comoquiera que las corrientes que se producen en el seno de un semiconductor intrínseco a la temperara ambiente son insignificantes, dado el bajo valor de portadores libres, para aumentarlos se les añaden otro cuerpos, que se denominan impurezas. De esta forma es como se obtienen los semiconductores extrínsecos tan importantes en la energía solar fotovoltaica.

LA CONDUCTIVIDAD

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto

, y su unidad es el S/m (siemens por metro).

RESISTIVIDAD

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces también en Ω·mm²/m).
Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.
Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.

RESISTENCIA

Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Óhmimetro.
Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.
Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Ohmio (Ω). Unidad de resistencia eléctrica.

CONDUCTANCIA ELECTRICA

Se denomina Conductancia eléctrica (G) de un conductor a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su seno, esto es, a la inversa de su resistencia eléctrica (R), por lo que:

donde:
G = Conductancia en SiemensR = Resistencia en Ohmios
La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens. El siemens es la unidad derivada del SI para medir la conductancia eléctrica, es la inversa del ohmio y fue denominada así en honor de Werner von Siemens.Este parámetro es especialmente útil a la hora de tener que manejar valores de resistencia muy pequeños.
Siemens (S). Unidad de conductancia eléctrica.

TABLA SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas, también denominadas unidades fundamentales. Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes físicas definidas como fundamentales, a partir de las cuales se definen las demás:

Tabla de resistividades de materiales

Tabla de resistividades de materiales

tabla de conductores y tabla de clasificación de aislantes.

tabla de conductores y tabla de clasificación de aislantes.