Fundamentos de Química: Estructura Atómica, Radiactividad y Transformaciones de la Materia
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Conceptos Fundamentales de la Química
Transformaciones de la Materia
La materia puede experimentar diferentes tipos de transformaciones, clasificadas principalmente en cambios químicos y físicos.
Cambios Químicos
Los cambios químicos son procesos en los que la naturaleza de las sustancias se transforma, dando lugar a la formación de nuevas sustancias con propiedades diferentes.
Cambios Físicos
Los cambios físicos son procesos en los que la naturaleza de las sustancias no se altera y no se forman nuevas. Solo cambian aspectos como el estado de agregación, la forma o el tamaño.
Estructura Atómica y Propiedades
Para comprender la materia, es esencial conocer la estructura fundamental de los átomos y sus propiedades.
Número Atómico (Z)
El número atómico (Z) se define como el número de protones que forman el núcleo de un átomo. Se representa con la letra Z y se indica como subíndice a la izquierda del símbolo químico del elemento. Este número es único para cada elemento y determina su identidad.
Número Másico (A)
El número másico (A) se define como la suma total de protones y neutrones que forman el núcleo de un átomo. Se representa con la letra A y se indica como superíndice a la izquierda del símbolo químico del elemento.
El Átomo
Un átomo es la unidad más pequeña de un elemento que puede existir, ya sea sola o en combinación con otros átomos iguales o diferentes. Es la partícula fundamental que conserva las propiedades químicas de un elemento.
Masa Atómica
La masa atómica se refiere a la masa promedio de los átomos de un elemento. Dado que no existe una balanza capaz de medir la masa de un solo átomo, se toma un número grande de átomos, se determina su masa total y luego se divide entre esa cantidad de átomos para obtener la masa promedio.
Isótopos
Los isótopos son átomos de un mismo elemento que poseen el mismo número atómico (Z) pero diferente número másico (A). Esto significa que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones, lo que resulta en una masa distinta.
Radiactividad y Emisiones
Algunos isótopos son inestables y experimentan un proceso de desintegración nuclear conocido como radiactividad.
Radiactividad
La radiactividad es el fenómeno que se produce en el núcleo de algunos isótopos inestables, los cuales se modifican espontáneamente emitiendo radiaciones. Se denomina radioisótopos a los isótopos que naturalmente se transforman liberando energía; son radiactivos. Los núcleos de estos isótopos se denominan radionúclidos.
Tipos de Emisión Radiactiva
- Emisión Alfa (α): Las partículas alfa están formadas por 2 protones y 2 neutrones (equivalente a un núcleo de helio). Su masa es elevada en comparación con la masa de las partículas beta. Esta radiación no es tan peligrosa en la parte externa del cuerpo, pero sí si se inhala o entra a través de una herida abierta, debido a su alta ionización.
- Emisión Beta (β): Las partículas beta son electrones (o positrones) que, por tener una masa tan pequeña, logran mayor penetración en la materia que las partículas alfa. Esta radiación provoca daños más difusos en los tejidos al liberar la energía en un trayecto más largo.
- Emisión Gamma (γ): La radiación gamma está constituida por ondas electromagnéticas de gran energía que se desplazan a la velocidad de la luz. Resultan muy penetrantes, incluso más que las radiaciones alfa y beta, y pueden atravesar materiales densos.
Formación de Iones
Los átomos pueden ganar o perder electrones, lo que altera su carga eléctrica.
Iones
La formación de iones ocurre cuando un átomo pierde o gana electrones (e-). Al hacerlo, forma una especie con carga eléctrica positiva (catión) o negativa (anión) llamada ión. Este proceso es fundamental en la formación de enlaces químicos y compuestos iónicos.