4.1 Partículas subatómicas

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Pero, ¿son el electrón y el protón las únicas partículas subatómicas existentes?
Si así fuera, existiría un problema, ya que si los núcleos estuvieran formados por únicamente por protones serían inestables, ya que cargas del mismo signo presentan repulsión electrostática que destruiría el núcleo atómico.

En 1932 James Chadwick descubrió la existencia de una nueva partícula en el núcleo.

Propiedades
del neutrón
:

mn = 1,7 10-27 kg

qn = 0

Esta tercera partícula constituyente del átomo, que ya predijo Rutherford, tardó mucho en encontrarse, más de 30 años. Se descubrió por casualidad al estudiar la reacciones nucleares. La explicación de esta tardanza está en que dado que no tiene carga eléctrica, no es fácil detectarla.
 
El neutrón, tiene una masa similar a la del protón (mn = 1,7 10-27 kg) y no tiene carga eléctrica, es neutra.

Actividad

El neutrón es una partícula constituyente del átomo que tiene:

  • una masa similar a la del protón.
  • No tiene carga eléctrica. es una partícula neutra.

Actividad

Las partículas fundamentales son el electrón, el protón y el neutrón, ya que son necesarias y suficientes para construir un modelo atómico aceptable y satisfactorio.

Electrón
  • Masa muy pequeña, depreciable respecto a la de las otras partículas.
  • Carga eléctrica negativa.
Protón
  • Masa muy grande, unas dos mil veces la del electrón.
  • Carga eléctrica positiva de igual valor que la del electrón.
Neutrón
  • Masa muy grande, similar a la del protón.
  • No tiene carga eléctrica
Estas tres partículas subatómicas constituyen el átomo según la teoría clásica y sus características principales puedes observarlas en la siguiente tabla-resumen:
Partícula Símbolo
Carga Eléctrica (C)
Masa (kg)
Ubicación en el átomo
Electrón e- -1.6·10-19 9.11·10-31 En la corteza electrónica, alrededor del núcleo
Protón
p+ +1.6·10-19 1.67·10-27 En el núcleo
Neutrón
n   0 1.67·10-27 En el núcleo

Actividad

Como resulta muy poco cómodo trabajar con números tan pequeños como los de la masa y carga de las partículas subatómicas, se han definido unidades atómicas específicas:
  • Unidad elemental de carga (e): corresponde a la carga del protón (1.6·10-19 C), de modo que la carga del protón es +1 e y la del electrón -1 e, respectivamente.

  • Unidad de masa atómica (u): originalmente definida como la masa de un protón (1.67·10-27kg), actualmente se define exactamente como la doceava parte de la masa de un átomo de Carbono-12. Así, la masa de un protón es de 1.0073 u, la de un neutrón 1.0087 u y la de un electrón 5.49·10-4 u. Como la diferencia es muy pequeña, a efectos prácticos se considera similar la masa del protón y del neutrón, de valor 1 u.

AV - Actividad de Espacios en Blanco

Completa el siguiente texto:

A pesar de que en los primeros modelos el se consideraba indivisible, distintos experimentos mostraron que estaba formado por partículas más pequeñas que se denominaron . En la teoría de Rutherford existen partículas subatómicas: el electrón, con carga y masa muy pequeña, el , cargado positivamente y el neutrón que no tiene eléctrica; estas dos últimas partículas tienen aproximadamente la masa. Mientras que los electrones se encuentran en la corteza, el protón y el neutrón se ubican en el atómico.

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Objetivos

Actualmente sabemos que los componentes del núcleo atómico, protones y neutrones, no son partículas elementales, sino que están compuestos por otras partículas más pequeñas, denominadas quarks. Estos, junto con los leptones (el electrón es uno de ellos), son los constituyentes fundamentales de la materia.

Imagen de Harp en ÇWikimedia. CC

Existen 6 tipos distintos de quarks, que dan lugar (junto a los leptones) a toda la materia conocida:

  • up (arriba)
  • down (abajo)
  • charm (encantado)
  • strange (extraño)
  • top (cima)
  • bottom (fondo).

Y por si te lo preguntas, sus nombres fueron escogidos arbitrariamente y no tienen nada que ver con sus propiedades.

Los distintos tipos de quarks se combinan de distinta manera para producir las partículas conocidas. En la imagen puedes observar un neutrón, compuesto por un quark up (u) y dos down (d)

Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

¿Cuál es la partícula elemental que tiene menor masa?.

Respuestas

Electrón.

Protón.

Neutrón.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué partícula tiene carga eléctrica positiva?

Respuestas

Electrón.

Protón.

Neutrón.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál fue la última partícula elemental que se descubrió?

Respuestas

Electrón.

Protón

Neutrón.

Retroalimentación

Pregunta

Si un átomo tiene siete protones, cuatro electrones y cuatro neutrones, ¿cuántas partículas pesadas tiene?.

Respuestas

Siete.

Once.

Quince.

Retroalimentación