En el universo, todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio es materia. Es decir, todo lo que nos rodea y que tiene existencia -desde una piedra hasta el aire que respiramos- está hecho de materia.
Esta se compone de diminutas partículas llamadas átomos, que son la unidad básica de los elementos químicos. En lenguaje sencillo, podríamos decir que los átomos son la materia prima elemental que compone la materia: todo lo que existe se encuentra constituido por átomos.
A su vez, estos átomos están formados por tres tipos de partículas, denominadas partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. Los átomos de un mismo elemento químico tienen igual número de protones, pero pueden variar en la cantidad de neutrones que contiene el núcleo, dando lugar a los isótopos. Además, estos átomos pueden unirse entre sí para formar moléculas, es decir, combinaciones de dos o más átomos que dan origen a diferentes elementos.
Comprender la estructura y las características de la materia es fundamental para entender cómo se encuentra constituido y funciona el mundo que nos rodea. Por eso, en este un recorrido te presentamos los conceptos clave sobre la estructura de la materia, con explicaciones claras y ejemplos concretos que te ayudarán a entender cómo estos principios están presentes en la vida cotidiana. Si necesitás apoyo académico, podés buscar un profesor de química secundaria.
⚛️ ¿Qué es un átomo?
Los átomos representan el nivel más básico a partir del cual se construye todo lo que tiene vida, y también aquello que no la tiene.
Son las unidades mínimas de la materia que conservan las propiedades de un elemento. Podríamos decir, que son el componente esencial o los ladrillos que forma todo lo que existe: una gota de agua, una uña, una hoja de un árbol, una estrella o nuestro propio cuerpo, todo se encuentra formado por átomos.
Estructura atómica
Cada átomo está compuesto por dos regiones principales: una zona central y otra externa. En el centro se encuentra el núcleo atómico, que contiene dos partículas subatómicas clave, denominadas protones (partículas con carga positiva) y neutrones (partículas que no poseen carga eléctrica). Juntas, los protones y los neutrones conforman los nucleones, debido a que constituyen el núcleo atómico.
Son las partículas fundamentales que forman a los átomos. Cada una de estas partículas subatómicas tiene sus propias características y responden a reglas propias de organización y de interacción.
En la región externa que rodea al núcleo se ubican los electrones, que tienen carga eléctrica negativa. Estos se mueven en diferentes niveles y en variedad de direcciones alrededor del núcleo, en una órbita que suele llamarse la nube electrónica. Estos destacan por ser mucho más livianos que los protones y los neutrones, con una masa muchísimo más baja que estos.
Características de los protones
Características de los neutrones
Características electrones
🧬 ¿Cómo se comportan químicamente los átomos?
Los electrones ocupan un rol fundamental en el comportamiento químico de un átomo. Además, la manera en que estos se distribuyen en torno al núcleo, organizados en distintos niveles o capas de energía, es clave para definir las propiedades químicas de cada elemento.
Esto se debe a que los electrones, al encontrarse en la región más externa del átomo, son lo que más fácilmente entran en contacto con otros átomos. Gracias a esa posición periférica, pueden participar en reacciones químicas, formar enlaces y, en consecuencia, determinar el comportamiento químico de la sustancia.
Los electrones de valencia
La capa más externa del átomo se llama capa de valencia. La mayor interacción atómica se da en este nivel del átomo, por lo que los electrones de esta capa ejercen una gran influencia muy importante en el comportamiento químico de un átomo.
Se producen los enlaces, las reacciones químicas y los cambios en la materia, procesos esenciales para entender la composición y el funcionamiento del mundo físico.
En líneas generales, el átomo tiende a la estabilidad. Por eso, cuando esta capa está completa, el átomo se muestra estable y tiene poca tendencia a interactuar o combinarse con otros átomos. En cambio, si le sobran o le falta electrones en esta capa, tiende a relacionarse con otros átomos para lograr alcanzar una situación más estable.
Para alcanzar ese equilibrio, puede entregar algunos de sus electrones, recibir los que le faltan, o incluso compartirlos con otros átomos.
Este impulso por alcanzar una configuración más estable es lo que da origen a las reacciones químicas y a la formación de distintos tipos de enlaces. Además, los átomos que presentan una distribución similar de electrones en su capa más externa suelen comportarse de forma parecida. Esta similitud explica por qué ciertos elementos se agrupan en familias con propiedades químicas comunes dentro de la tabla periódica, y también ayuda a entender la formación de determinadas moléculas.
👩🔬 ¿Qué son los isótopos?
Para que un átomo pertenezca a un determinado elemento químico, debe contener una cantidad específica de protones en su núcleo y un número igual de electrones que compensen su carga.
A la cantidad de protones se la conoce como número atómico, y es lo que identifica de manera única a cada elemento. Justamente, ese valor es el que se utiliza para ordenar los elementos en la tabla periódica.
Sin embargo, a diferencia de los protones, la cantidad de neutrones en un átomo puede no ser siempre la misma, incluso dentro de átomos del mismo elemento. Esta variación da origen a lo que se conoce como isótopos: versiones de un mismo elemento que difieren en el núcleo de neutrones, pero no en su número de protones.
La gran mayoría de los elementos de la tabla periódica existen en diferentes formas isotópicas. Aunque estos isótopos comparten las mismas características químicas -ya que tienen igual número de protones y la misma disposición electrónica-, pueden diferenciarse en algunos aspectos físicos, como la masa atómica, debido a la distinta cantidad de neutrones en el núcleo. Esto significa que, aunque reaccionen de manera muy similar en términos químicos, pueden comportarse de forma diferente en situaciones donde la masa influye, como en procesos físicos o nucleares.
Isótopos estable e inestables
Los isótopos pueden clasificarse, de forma general, en dos categorías principales:
- Por un lado, están aquellos que liberan energía en forma de radiación debido a que su núcleo no es estable: a estos se los conoce como isótopos inestables o radiactivos.
- Por otro lado, existen los isótopos estables, cuyo núcleo permanece constante con el paso del tiempo y no emite ningún tipo de radiación. Esta diferencia está directamente relacionada con que el núcleo interno del átomo se encuentra en equilibrio.
Ejemplos de isótopos
| Elemento | Isótopo | N.º atómico (protones) | N.º de neutrones | ¿Es el más usual? | Tipo de isótopo |
|---|---|---|---|---|---|
| Carbono | Carbono-12 | 6 | 6 | Sí | Estable |
| Carbono-13 | 6 | 7 | No | Estable | |
| Carbono-14 | 6 | 8 | No | Radiactivo | |
| Oxígeno | Oxígeno-16 | 8 | 8 | Sí | Estable |
| Oxígeno-17 | 8 | 9 | No | Estable | |
| Oxígeno-18 | 8 | 10 | No | Estable | |
| Hidrógeno | Hidrógeno-1 | 1 | 0 | Sí | Estable |
| Deuterio (H-2) | 1 | 1 | No | Estable | |
| Tritio (H-3) | 1 | 2 | No | Radiactivo |
Como verás, en general los elementos tienen más de un isótopo. Si querés seguir aprendiendo sobre este u otros temas de química, no dudes en recurrir a nuestros profesores particulares. Con ellos podrás acceder a explicaciones claras y sencillas, con ejemplos prácticos y recursos variados para aprender química de forma interesante y entretenida. Por ejemplo, podés contratar a una profesora de quimica.
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