Partículas subatómicas y átomos

BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

ÁTOMOPartícula más pequeña en que un

elemento químico puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas.

Origen de la palabra: INDIVISIBLE

Átomos están formados de partículas aún más pequeñas

Partículas subatómicas

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Electrón: • Partícula elemental estable cargada negativamente. • Constituye uno de los componentes fundamentales del átomo.

Neutrón: • Partícula subatómica contenida en el núcleo atómico. No tiene

carga eléctronica neta.• Esta formado por tres quarks

Protón: • Partícula cargada positivamente que se encuentra en el núcleo

atómico• Número de protones determina el número atómico de un

elemento• Protón tiene carga de +1 –vs– electrón -1• Protón en masa es 1832 veces mayor que el electrón

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Los átomos no se crean ni se destruyen

Durante las reacciones químicas se organizan de manera diferente formando moléculas y otros tipos de materiales

Cada molécula es un cierto número de átomos enlazados de una manera específica

Número atómico (Z): Indica la cantidad de

protones que tiene un átomo = electrones

Número másico (A): Suma de protones y

neutrones que contiene un elemento

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Siglo XIX

Investigadores ya podían definir pesos

atómicos

Thomson (1912)

Experimento con el Neón (Ne+)

Confirmar el peso atómico del Neón: 20,182

Obtuvo 20,0

90,5% de los iones:

20,0

9,2% de los iones: 22,0

0,3% de los iones:

21,0

Tres clases de átomos de idéntica naturaleza química e

iguales espectros ópticos, pero de distinta masa

Neón ordinario (Ne+)

Mezcla de tres neones distintos

Peso atómico: promedio de la mezcla

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Mismo lugar

“Todos los neones de diferente peso atómico ocupan la misma posición en

la tabla de elementos”

Los isótopos son dos átomos con

el mismo número de

protones, pero diferente

número de neutrones

Los isótopos de un mismo elemento,

tienen unas propiedades químicas

y físicas muy parecidas entre sí.

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Espectrómetro de masas

Determinar con gran precisión las masas relativas de los isótopos

• Casi todos los elementos se componen de una mezcla de varios isótopos

• Yodo y oro tienen un solo isótopo (100%)

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Aproximadamente existen 1700 núclidosde los cuales, solo 274 son estables

Núclido: Define el núcleo de un átomo o isótopo específico, caracterizado por un número atómico (Z) y un número másico (A).

A veces se emplea la denominación de isótopo y núclidoindistintamente, realmente se trata de conceptos diferentes

Solamente los núclidos de un mismo elemento son isótopos.

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Isótopos estables: • Núcleo atómico no se desintegra espontáneamente transcurrido

un periodo de tiempo• No presentan actividad radiactiva apreciable (emisión de radiación

ionizante)

Isótopos inestables o radioactivos: • Núcleo atómico se desintegra espontáneamente transcurrido un

periodo de tiempo• Presentan actividad radiactiva apreciable (emisión de radiación

ionizante)Pueden tener un periodo de desintegración elevado(casi estables) Ejemplo:

Uranio-238

• Datación de materiales geológicos antiguos• Periodo de 4468 millones de años

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Uso de isótopos radioactivos en medicina.

Yodo – 131 (tiroides), Fosforo – 32 (policitemia vera), Talio-121 (infarto), Cobalto-60 (cáncer y agricultura), Iridio-192 (cáncer de mama), Fosforo-30 (leucemias crónicas), Fosforo – 32 (enfermedades de huesos y médula ósea), Yodo 125 (braquiterapia), Gadolinio – 153 (osteoporosis).

Otros usos de isótopos radioactivos:

Hidrógeno (combustible en reacciones de fisión nuclear), Carbono-14(antigüedad de restos arqueológicos), Estroncio-90 (fuente de radiación -importante en la investigación geológica), Neon-20 (lámparas, tubos de cátodo frio, tubos de referencia e indicadores de alto voltaje), Hierro-57 (espectroscopia Mossbauer), Niquel-59 (radiométrica de meteoritos), Niquel-60 (origen del sistema solar y su historia)

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Isótopos más utilizados son los correspondientes a los elementos químicos

Elementos muy abundantes en la corteza terrestre y forman parte de numerosos

procesos naturalesRelaciones isotópicas que

más se emplean son:

1H – 2H12C – 13C

14N – 15N16O – 18O32S – 34S

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Patrones internacionales: δ=0

• δ = (+) “Enriquecido” el isótopo pesado con respecto al original

• δ = (-) “Empobrecido” el isótopo pesado con respecto al original

Valores de referencia:

δ13C: Belemnite de la formación de PeeDeeen Carolina del Sur

δ34S: Meteorito caído en el cañón del Diablo(Wyoming)

δ15N: Nitrógeno atmosférico

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD

Partículas subatómicas y átomos BIOLOGÍAFacultad de Ingeniería AmbientalJimena Bohórquez Herrera, PhD