Carga eléctrica, fricción y estructura del átomo

Enunciado: un globo se secó frotándolo con una franela de lana; cerca de él, una lata de aluminio comenzó a girar y acercarse. ¿Qué explicación es correcta?

1. El frotamiento del globo con la franela de lana transfiere electrones al globo: el globo queda cargado eléctricamente.
2. La franela de lana pierde electrones y el globo los gana; por eso el globo resulta con carga negativa (los materiales que se frotan con lana, como el plástico del globo, adquieren carga negativa).
3. La lata de aluminio (conductor) está neutra inicialmente; al acercarse el globo cargado, induce en ella una carga positiva por inducción electrostática, de modo que la lata queda atraída.
4. Cargas de signo opuesto se atraen: el globo negativo atrae a la lata con carga positiva inducida.
5. Descartamos: (b) frotar la lata con franela la cargaría negativa, no positiva; (c) un globo sin frotar no adquiere carga; (d) el globo frotado con franela gana carga negativa, no positiva.

Enunciado: ¿Por qué en un mismo átomo un electrón puede estar en el primer nivel y otro en el quinto?

1. Los niveles (capas) del átomo son regiones de energía cuantizada: cada nivel tiene una energía específica.
2. A mayor distancia al núcleo (mayor número de nivel), mayor energía posee el electrón: E_{5} > E_{1}.
3. El electrón del quinto nivel tiene más energía que le permite vencer la atracción nuclear y situarse más lejos del núcleo.
4. Descartamos: (a) el electrón del primer nivel tiene MENOR energía, no mayor; (b) los electrones no se ubican al azar, sino en niveles de energía definidos; (d) la masa de los electrones es igual en cualquier nivel.

Enunciado: en átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en estado neutro, ¿cuál es el número atómico de los tres?

1. En un átomo neutro, el número de protones es igual al número de electrones: Z = p^{+} = e^{-}.
2. Carbono (C): Z = 6, tiene 6 protones y 6 electrones.
3. Hidrógeno (H): Z = 1, tiene 1 protón y 1 electrón.
4. Oxígeno (O): Z = 8, tiene 8 protones y 8 electrones.
5. El número atómico NO depende del número de electrones externos ni de los neutrones: se descartan (b) 9 protones sería flúor, no carbono; (c) 2 protones sería helio, no hidrógeno y 9 sería flúor, no oxígeno; (a) 1 proton es H, pero C y O no tienen 1.