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¿Qué son los Quarks?

En el maravilloso mundo de la física de las partículas, los quarks se conocen como los componentes esenciales que conforman el universo. Estas partículas subatómicas, se combinan para constituir a los protones y neutrones, los pilares de los átomos que forman toda la materia que nos rodea. Desde su descubrimiento revolucionario en la década de los años 60, los quarks han transformado nuestra comprensión de la estructura de la materia, retándonos a explorar las profundidades de lo infinitamente pequeño. En este nuevo post, nos sumergiremos en su historia, propiedades y algunos ejemplos que revelan su papel esencial en la naturaleza.

Entonces, ¿qué son los quarks?

Son partículas subatómicas elementales consideradas los bloques fundamentales de la materia. Son los componentes básicos de protones y neutrones, que a su vez constituyen el núcleo atómico. Según el Modelo Estándar de la física de partículas, los quarks no existen de forma aislada en la naturaleza, sino que siempre están agrupados en partículas compuestas llamadas hadrones. Los hadrones, por su parte son partículas subatómicas que están compuestas de quarks y mantenidas juntas por la interacción fuerte.

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¿QUÉ SON LOS BOSONES?

Los bosones son un tipo de partícula fundamental en el universo que se rigen bajo los criterios de la estadística de Bose-Einstein. Se diferencian de los fermiones, porque no están relacionadas al «Principio de Exclusión de Pauli». Esto significa que múltiples bosones pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo.

 

Descubrimiento

El nombre «bosón» fue acuñado por el físico indio Satyendra Nath Bose, quien, junto con Albert Einstein, desarrollaron las bases teóricas de cómo estas partículas se comportan. No obstante, el bosón más popular, el bosón de Higgs, fue descubierto experimentalmente en el año 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) en el CERN. Este descubrimiento corroboró la existencia del mecanismo de Higgs, presentado en los años 60, que explica cómo las partículas adquieren masa.

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Modelos Atómicos: Teoría Atómica de Schrödinger y Heisenberg

Este modelo está basado en el principio de dualidad onda – partícula y en el principio de incertidumbre de Heisenberg. Según el principio de incertidumbre, el electrón se comporta como una onda y como una partícula y no es posible conocer o pronosticar su trayectoria.

Representación del modelo atómico de Schrödinger
Representación del modelo atómico de Schrödinger. Imagen extraída de: issuu.com

En esta teoría no se toma en cuenta la órbita, el cual es el lugar donde existe mayor probabilidad  de encontrar al electrón. Pero pronostica apropiadamente las líneas de emisión espectrales, en átomos neutros como en átomos ionizados.

De igual manera, esta teoría aportó la creación de la configuración electrónica de donde se obtiene los número cuánticos de los electrones de un átomo. Dicha distribución electrónica señala el nivel de energía del electrón, es decir, a qué distancia se encuentra del núcleo, el orbital y el giro que posee sobre su mismo eje.

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Modelos Atómicos: Teoría atómica de Niels Bohr

El físico danés Niels Bohr propuso en el año 1913 un nuevo modelo atómico donde pretendía corregir las limitaciones y errores que presentaba el modelo planetario de Rutherford.

Para Bohr el átomo está constituido por una parte central llamada núcleo en la que se localiza la carga positiva y una porción de su masa. Los electrones se encuentran dispuestos en órbitas circulares a través de diferentes niveles alrededor del núcleo. A cada nivel le corresponde una energía que será mayor cuanto más alejada del núcleo se encuentre. La distancia de las órbitas al núcleo, así como su energía, toma valores definidos. Cada nivel admite un número máximo de electrones que es igual a  2n2  donde n designa el nivel de energía (1, 2, 3,…)Leer más…«Modelos Atómicos: Teoría atómica de Niels Bohr»

Modelos Atómicos: Teoría atómica de Thomson

Para el año 1897 Thomson descubrió el electrón, mucho antes del descubrimiento del protón y del neutrón.

En vista de que Dalton no dio explicación de una posible estructura del átomo, Thomson propuso un modelo para el año 1904. En ella señala que el átomo está constituido por una esfera con carga positiva, dispuesta de electrones en el interior para neutralizar su carga. Thomson empleo la electricidad como instrumento primordial para desarrollar su modelo atómico. Este modelo es popularmente conocido como «budín de pasas» o «pastel de pasas».Leer más…«Modelos Atómicos: Teoría atómica de Thomson»

Modelos Atómicos: Teoría atómica de Dalton

A lo largo de la historia, los científicos han tratado de dar explicación a la estructura del átomo, su comportamiento y características. Esto ha llevado a que se formulen una gran cantidad de teorías y se propongan modelos atómicos. Todo empezó con el Modelo de Dalton, que a continuación te explicarñe brevemente. 

El científico Dalton describió la materia y los átomos mediante una teoría en el año 1803. Fue el primer modelo atómico con bases científicas. En dicha teoría, Dalton señala que la materia está formada por pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos, que pueden ser de diferentes tipos y los cuales se pueden diferenciar por su masa y propiedades.Leer más…«Modelos Atómicos: Teoría atómica de Dalton»

El Protón: descubrimiento y características

Los protones son aquellas partículas subatómicas de carga positiva, perteneciente a la familia de los fermiones, y se hallan en la parte interna del núcleo atómico. El protón tiene una carga igual y opuesta a la carga de un electrón. En consecuencia, en un átomo neutro, la cantidad de electrones es igual al número de protones.

Los protones son bastante pequeños, aproximadamente de 0,0001 Angstroms (Å). Para que tengan una idea, un átomo mide 1 angstrom (Å), entonces los protones son increíblemente más pequeños que los átomos. No obstante, estos presentan una fuerza impresionante ya que se empujan entre sí ejerciendo una fuerza de 100 Newtons.

 

¿Quién descubrió el protón?

El descubrimiento del protón se le atribuye al científico británico Ernest Rutherford. Dicho hallazgo se llevó a cabo en el año 1918, cuando Rutherford, durante la realización de experimentos con gas nitrógeno, observó que al proyectar partículas alfa contra el gas, sus instrumentos revelaban la existencia de núcleos de hidrógeno.Leer más…«El Protón: descubrimiento y características»

Enlace Metálico

Enlace Metálico
Imagen by: wirdou.com

Este tipo de enlace se caracteriza por la unión de metales, mediante la pérdida de electrones de sus capas más externas, que se reubican más o menos libremente entre ellos, creando una nube electrónica.

Estos átomos se concentran de manera muy cercana unos a otros, lo que ocasiona estructuras muy compactas. Un ejemplo, son los característicos empaquetamiento compacto de esferas (hexagonal compacta), cúbica centrada en las caras o la cúbica centrada en el cuerpo.Leer más…«Enlace Metálico»

Compuestos Químicos

Los compuestos químicos son sustancias formadas por dos o más elementos, unidos químicamente en proporciones definidas de masa.

Los compuestos son más numerosos que los elementos. El compuesto más abundante es el agua, formado por hidrógeno y oxígeno. He visto como muchos autores señalan al agua como “un elemento vital para la vida” lo que resulta bastante erróneo, por razones obvias. Es que cuando hablamos en términos químicos, hay que ser bien cuidadosos con las palabras que deseamos elegir para señalar algún elemento o compuesto.

Las propiedades de los compuestos son muy diferentes a las propiedades de sus elementos constituyentes. Por ejemplo, las propiedades del cloruro de sodio (sal de mesa) son muy distintas a las propiedades de los elementos que lo forman (sodio y cloro). El cloro es un gas venenoso de color verde y el sodio es un metal blando plateado.

Na+ + Cl- → NaCl

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Elementos Químicos

Las sustancias puras son un materiales homogéneos de composición constante, con una serie de propiedades características que permiten identificarlas y clasificarlas. Estas se dividen en: elementos y compuestos. Para efectos de este post, solo hablaremos de los elementos y sus características.

ELEMENTOS

Son las sustancias básicas que componen la materia ya que no pueden descomponerse en otras sustancias aún más simples. Ejemplos: Plomo, hierro, carbono, nitrógeno, sodio, potasio, entre otros.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ELEMENTOS
  • Son ópticamente homogéneos, es decir, presentan una sola fase.
  • Están formados por una sola clase de átomos.
  • No sufren descomposición cuando se le somete a cambios químicos.

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