Introduccion

Como parte del producto integrador de la materia Física 4 del semestre en curso Enero-Junio 2014 hemos decidido crear este blog para dar una explicación detallada del tema que nos toco : El Átomo

En este explicaremos tanto la definición de el átomo como algunas de sus aplicaciones en el mundo tratando de así dar a el lector una comprensión mayor sobre este tema  

Las personas que formamos parte del equipo 6

Kenneth Brayant Martinez Torres

Matricula: 1558684

Eduardo Tijerina Cantu 

Matricula: 1543536

Alan Bernardo Cano Duran

Matricula: 1646574

Alfredo Vázquez González

Matricula: 1566659

Esperamos la información sea de su agrado

El átomo : Definicion

Los átomos son la unidad básica de toda la materia, la estructura que define a todos los elementos y tiene propiedades químicas bien definidas. Todos los elementos químicos de la tabla periódica están compuestos por átomos con exactamente la misma estructura y a su vez, éstos se componen de tres tipos de partículas, como los protones, los neutrones y los electrones.

Un átomo está compuesto de un determinado número de 3 tipos de partículas: los protones, los neutrones y los electrones,ademas de el núcleo.








Núcleo:

Es el centro del átomo, es la parte más pequeña del átomo y allí se conservan todas sus propiedades químicas. Casi que toda la masa del átomo reside en el núcleo.

Protones:

Son uno de los tipos de partículas que se encuentran en el núcleo de un átomo y tienen carga positiva (masa = 1.673 x 10-24 gramos). Fueron descubiertos por Ernest Rutherford entre 1911 y 1919. Como hemos visto en nuestro sección de química, al analizar cada uno de los elementos de la tabla periódica, el número de protones de cada átomo define qué elemento químico es, ésto se conoce como “peso atómico”. Los protones están compuestos de partículas aún más diminutas conocidas como quarks o cuarks.

Electrones:

Éstas son las partículas que orbitan alrededor del núcleo de un átomo, tienen carga negativa y son atraídos eléctricamente a los protones de carga positiva (masa = 9.10 x 10-28 gramos).

Neutrones:

Los neutrones son partículas ubicadas en el núcleo y tienen una carga neutra (masa = 1.675 x 10-24 gramos). La masa de un neutrón es ligeramente más grande que la de un protón y al igual que éstos, los neutrones también se componen de quarks.

Algunas aplicaciones del atomo

El átomo es la expresión más pequeña de la materia y a partir de ella se han logrado hacer diversas investigaciones y de esa manera se han hecho grandes descubrimientos acerca de este, utilizándolos se han logrado grandes avances en la ciencia y la tecnología. 

En el desarrollo tecnológico la emisión electrónica de los átomos puede ser de verdadera utilidad como podremos comprobar a lo largo de este ensayo tiene muy diversas utilidades y, sabiendo utilizarlas correctamente podemos obtener diversos beneficios.

Para poder realizar estos adelantos fue necesario realizar las investigaciones adecuadas, por lo tanto hay que recordar que la base de todos estos fue planteada por científicos y posteriormente desarrollada en caso de no haber sido concluidos.

Aplicaciones :

1- El trazado isotópico en biología y en medicina. Los diferentes isotopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas. El reemplazo de uno por otro en una molécula no modifica, por consiguiente, la función de la misma. Sin embargo, la radiación emitida permite detectarla, localizarla, seguir su movimiento e, incluso, dosificarla a distancia.

El trazado isotópico ha permitido estudiar así, sin perturbarlo, el funcionamiento de todo lo que tiene vida, de la célula al organismo entero. 

2- En biología, numerosos adelantos realizados en el transcurso de la segunda mitad del siglo XX están vinculados a la utilización de la radioactividad: funcionamiento del genoma (soporte de la herencia), metabolismo de la célula, fotosíntesis, transmisión de mensajes químicos (hormonas, neurotransmisores) en el organismo.                

3- Los isótopos radioactivos se utilizan en la medicina nuclear, principalmente en las imágenes médicas, para estudiar el modo de acción de los medicamentos, entender el funcionamiento del cerebro, detectar una anomalía cardiaca, descubrir las metástasis cancerosas. Las radiaciones y la radioterapia.

4- Las radiaciones ionizantes pueden destruir preferentemente las células tumorales y constituyen una terapéutica eficaz contra el cáncer, la radioterapia, que fue una de las primeras aplicaciones del descubrimiento de la radioactividad. En Francia, entre el 40 y el 50% de los cánceres se tratan por radioterapia, a menudo asociada a la quimioterapia. La radioactividad permite curar un gran número de personas cada año.

5- Los detectores de incendio. Una pequeña fuente radioactiva ioniza los átomos de oxígeno y de nitrógeno contenidos en un volumen reducido de aire. La llegada de partículas de humo modifica esta ionización Por esta razón se realizan y se utilizan en los comercios, fábricas, despachos…detectores radioactivos sensibles a cantidades de humo muy pequeñas.

6- La alimentación de energía de los satélites. Las baterías eléctricas funcionan gracias a pequeñas fuentes radioactivas con plutonio 239, cobalto 60 o estroncio 90. Estas baterías se montan en los satélites para su alimentación energética. Son de tamaño muy reducido y pueden funcionar sin ninguna operación de mantenimiento durante años.

7- La esterilización: La irradiación es un medio privilegiado para destruir en frío los microorganismos: hongos, bacterias, virus.

Aplicación de átomo para la creación de armas: La bomba atomica

Composición de la bomba atómica

La energía gigante del átomo reside en el núcleo, produciendo la "energía atómica nuclear".

Esta "energía atómica nuclear" es inmensa y se produce de dos formas distintas, que parecerían contradictorias: Por "fisión" o división… y por "fusión" o integración,

1- Por "fisión" o división, es como se produjo la Bomba Atómica, de uranio que estalló en Hiroshima en 1945: Se produce bombardeando el núcleo con electrones en el "ciclotrón", produciendo la división del núcleo, con la consiguiente desintegración del átomo, y la "reacción en cadena" la cual si no es controlada se produce una bomba atómica que produce la desintegración de los átomos vecinos… casi instantáneamente 
pueden estallar trillones de átomos bombardeados por los neutrones liberados en las explosiones de sus respectivos vecinos.

EN 1932, el físico inglés James Chadwick descubre el neutrón. Con ello se abren las puertas para seguir las investigaciones.

Pero, ¿cuál es la relación entre el neutrón y la energía nuclear? Primero, hay que conocer la estructura del núcleo atómico y, segundo, tomar en cuenta que los neutrones son los responsables de las reacciones en cadena. Al bombardear un átomo pesado con neutrones, el núcleo de éste se rompe o se fisiona, liberando en el proceso una enorme cantidad de energía. Al fisionarse puede emitir también neutrones, y si éstos son dos o tres, chocarán con otros átomos, produciéndose una reacción en cadena. Por esta razón, el descubrimiento del neutrón es decisivo en la energía nuclear y en particular para producir energía útil en un reactor nuclear.

El joven Albert Einstein formuló la teoría de la relatividad, descubrió la ecuación E=mc2 y aclaró los cimientos de la mecánica cuántica.
Sin embargo, logró inaugurar un tiempo y gracias a él son numerosos los avances en la ciencia y en la tecnología, aunque también, gracias a su famosa teoría E=mc2, la bomba atómica y la energía nuclear fueron posibles

Una de las consecuencias inesperadas de la teoría de la relatividad especial fue la ecuación E=mc2, significa que una pequeña cantidad de materia (m) puede convertirse en una gran cantidad de energía (E) al multiplicarse por el cuadrado de la velocidad de la luz, que es un número enorme. La bomba atómica y la energía nuclear son una consecuencia directa de esta célebre fórmula.
Las bombas de fisión basan su funcionamiento en la escisión de un núcleo pesado (como el uranio) en elementos más ligeros mediante el bombardeo de neutrones, que, al impactar, producen un nuevo bombardeo de neutrones que alimenta la reacción en cadena. El principal uso del uranio en la actualidad es la obtención de combustible para los reactores nucleares

El uso del atomo en la nanotecnologia

Hoy se habla mucho de la nanotecnología, hasta en los refrigeradores aparece esta palabra, pero pocas personas saben lo que realmente es o significa, a continuación se explicará que es, para que sirve, como se usa y otros aspectos de esta revolucionaria tecnología.

La nanotecnología es la tecnología a nivel manométrico, es decir a un tamaño de una millonésima parte de un milímetro, por lo que se puede decir que se trabaja con moléculas, las cuales se pueden alterar para lograr los resultados requeridos para una tarea determinada. Para simplificar esto, es necesario dejar claro que en un nanómetro caben entre 3 y 5 átomos y estos son las estructuras más pequeñas que el hombre puede manipular. Se puede clasificar de 3 maneras: nanotecnología seca, donde se trabaja sobre estructuras de carbón, silicio, materiales inorgánicos, metales, conductores, la electrónica, dispositivos ópticos, etc., la nanotecnología húmeda la cual trata los sistemas biológicos que están en un material acuoso como el material genético y también los organismos vivientes que evolucionan según su alteración manométrica y finalmente la nanotecnología computacional, con ella se pueden simular estructuras complejas y se pueden manipular los átomos.

Un ejemplo natural de una “máquina” manométrica son las enzimas que todos tienen en el cuerpo, ya que ellas son las encargadas de hacer que se funcionen los procesos metabólicos de todo ser viviente y lo hacen a nivel molecular, por lo tanto hay varias investigaciones enfocadas a lograr construir máquinas manométricas capaces de hacer funciones donde ya no las hay, como por ejemplo en el campo de las enfermedades como el cáncer, los paros cardíacos, etc.

Esta nueva tecnología se maneja mediante aparatos especialmente construidos para ello, como lo es el microscopio de efecto túnel con una punta del tamaño de un átomo, luego se invento el microscopio de fuerza atómica, con estos dos microscopios no solo se pueden ver los átomos, si no que se pueden reorganizar mediante el voltaje que se le de a un material determinado, como esta placa de metal cristalino hecha de xenón donde en 1990 IBM escribió el nombre de su logo.

Practica de laboratorio

Un estudiante de FIME fue contactado por el departamento de psiquiatría de la Universidad de Miami con el fin de pedirle que analizara una muestra de átomos de litio  (Li++) que se desean utilizar en la creación de medicina para los trastornos de bipolaridad.

Se le pide a el estudiante que la muestra cumpla con ciertos requisitos para poder ser utilizada, uno de estos requisitos es que emita la segunda línea de la serie correspondiente a la de Paschen.

  

   a)Cuál debe ser la energía que se le debe suministrar a la muestra?

R= 117.504eV

   b)Cuanta energía se emitirá?

R= 1.395 x 10^-18

   c)Se pide también la longitud de onda de la línea espectral emitida

R= 1424A