Estructura del átomo: representación de partículas y propiedades químicas

En un esquema gráfico, represento los protones, neutrones y electrones y explico cómo estas partículas contribuyen a la estructura de un átomo.

1. El átomo tiene un núcleo central muy pequeño y denso, donde se concentran casi toda la masa: los protones (p^{+}) y los neutrones (n^{0}).
2. Alrededor del núcleo, en regiones llamadas niveles u orbitales, se distribuyen los electrones (e^{-}), cuya masa es despreciable frente a la del protón (m_{e} \approx \frac{1}{1836} m_{p}).
3. En un átomo neutro el número de protones iguala al de electrones: Z = N_{p^{+}} = N_{e^{-}}, de modo que las cargas se cancelan: (+Z) + (-Z) = 0.
4. El número másico es A = Z + N, donde N es el número de neutrones; por ejemplo, para el carbono-12: A = 6 + 6 = 12.
5. Contribución de cada partícula: los protones definen el elemento (el número atómico Z determina la identidad química); los neutrones estabilizan el núcleo al amortiguar la repulsión electrostática entre protones y generan los isótopos; los electrones, dispuestos en niveles de energía, son los responsables de los enlaces químicos.
6. Esquema del átomo:

flowchart TB
    subgraph NUC["Núcleo (≈ 10⁻¹⁵ m, contiene casi toda la masa)"]
        P1["Protón  p⁺  carga +1"]
        P2["Protón  p⁺  carga +1"]
        N1["Neutrón  n⁰  carga 0"]
        N2["Neutrón  n⁰  carga 0"]
    end
    subgraph CLOUD["Nube electrónica (≈ 10⁻¹⁰ m)"]
        E1["Electrón e⁻  carga −1  nivel 1"]
        E2["Electrón e⁻  carga −1  nivel 1"]
        E3["Electrón e⁻  carga −1  nivel 2"]
        E4["Electrón e⁻  carga −1  nivel 2"]
    end
    NUC --- CLOUD

Explico cómo la estructura de un átomo influye en sus propiedades químicas y su capacidad para formar enlaces con otros átomos.

1. Las propiedades químicas de un átomo dependen fundamentalmente de sus electrones, en especial de los de la capa más externa, llamados electrones de valencia.
2. El primer nivel容纳 como máximo 2 electrones y los niveles siguientes hasta 2n^{2} electrones; en la regla del octeto, los átomos tienden a alcanzar 8 electrones de valencia (o 2 en el primer nivel), que es una configuración estable.
3. Un átomo con pocos electrones de valencia (metales, 1 a 3) tiende a perderlos y formar cationes: \text{Na} \rightarrow \text{Na}^{+} + e^{-}.
4. Un átomo con muchos electrones de valencia (no metales, 5 a 7) tiende a ganarlos y formar aniones: \text{Cl} + e^{-} \rightarrow \text{Cl}^{-}.
5. La transferencia de electrones genera un enlace iónico por atracción electrostática entre iones de signo opuesto: \text{Na}^{+} + \text{Cl}^{-} \rightarrow \text{NaCl}.
6. Cuando dos átomos comparten pares de electrones se forma un enlace covalente, como en \text{H}_{2}\text{O}, donde el oxígeno comparte electrones con dos hidrógenos.
7. El número de protones (Z) fija la carga nuclear que atrae a los electrones; al aumentar Z dentro de un mismo periodo, el radio atómico disminuye y aumenta la electronegatividad, lo que también modifica la polaridad y la fuerza de los enlaces.
8. Los gases nobles (He, Ne, Ar) ya tienen la capa externa completa, por lo que suelen ser poco reactivos y forman pocos enlaces.