Estado fundamental del átomo de helio.

Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia ordinaria que constituye un elemento químico. Cada sólido, líquido, gas y plasma está compuesto de átomos neutros o ionizados. Los átomos son extremadamente pequeños; Los tamaños típicos son de alrededor de 100 picómetros (1 × 10−10 m, una diez millonésima parte de un milímetro, o 1 / 254,000,000 de pulgada). Son tan pequeños que no es posible predecir con precisión su comportamiento utilizando la física clásica, como si fueran bolas de billar, por ejemplo. Esto se debe a los efectos cuánticos. Los modelos atómicos actuales ahora usan principios cuánticos para explicar y predecir mejor este comportamiento.

Cada átomo está compuesto por un núcleo y uno o más electrones unidos al núcleo. El núcleo está formado por uno o más protones y varios neutrones. Solo la variedad más común de hidrógeno no tiene neutrones. Los protones y los neutrones se llaman nucleones. Más del 99.94% de la masa de un átomo está en el núcleo. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, mientras que los electrones tienen una carga eléctrica negativa. Los neutrones no tienen carga eléctrica. Si el número de protones y electrones es igual, entonces el átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga general negativa o positiva, respectivamente. Estos átomos se llaman iones.

Los electrones de un átomo son atraídos a los protones en un núcleo atómico por la fuerza electromagnética. Los protones y los neutrones en el núcleo son atraídos entre sí por la fuerza nuclear. Esta fuerza suele ser más fuerte que la fuerza electromagnética que repele los protones cargados positivamente entre sí. Bajo ciertas circunstancias, la fuerza electromagnética repelente se vuelve más fuerte que la fuerza nuclear. En este caso, el núcleo se rompe y deja diferentes elementos. Este es un tipo de desintegración nuclear. Todos los electrones, nucleones y núcleos por igual son partículas subatómicas. El comportamiento de los electrones en los átomos está más cerca de una onda que de una partícula.

El número de protones en el núcleo, llamado número atómico, define a qué elemento químico pertenece el átomo. Por ejemplo, cada átomo de cobre contiene 29 protones. El número de neutrones define el isótopo del elemento. Los átomos pueden unirse a uno o más átomos por enlaces químicos para formar compuestos químicos como moléculas o cristales. La capacidad de los átomos para asociarse y disociarse es responsable de la mayoría de los cambios físicos observados en la naturaleza. La química es la disciplina que estudia estos cambios.

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