Explique con sus propias palabras la estructura atómica y las partículas subatómicas que la constituyen (protones, electrones y neutrones).
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Respuesta:
La base de todo lo relacionado con la energía nuclear radica en el átomo, puesto que la tecnología nuclear se basa en el aprovechamiento de la energía interna contenida en los átomos. Por este motivo, para entender como se producen las reacciones nucleares (fisión nuclear o fusión nuclear) conviene comprender como está estructurado un átomo.
Un átomo es la unidad constituyente más pequeña de la materia ordinaria que tiene las propiedades de un elemento químico.
El átomo está compuesto por un núcleo y uno o más electrones ligados al núcleo. El núcleo está hecho de uno o más protones y, típicamente, un número similar de neutrones; los protones y neutrones se denominan nucleones.
Los protones del núcleo atómico están unidos por unos enlaces muy fuertes en los cuales al romperse o generarse se genera una gran cantidad de energía. La energía nuclear se basa en la creación o rotura de estos enlaces.
Partículas subatómicas
El origen de la palabra átomo proviene del griego y significa indivisible. La concepción de indivisible proviene de la antigüedad cuando se creía que el átomo era el elemento más pequeño que podía existir. Sin embargo, en la actualidad sabemos que el átomo está formado por otras partículas todavía más pequeñas: las partículas sub atómicas.
El átomo contiene protones, neutrones y electrones, con la excepción del hidrógeno-1 y el catión de hidrógeno. En este caso, el hidrógeno-1 no contiene neutrones, y del catión hidrógeno o hidrón no contiene electrones. Los protones y neutrones del átomo se denominan nucleones, por formar parte del núcleo atómico.
Alrededor del núcleo atómico orbitan los electrones. El electrón es la partícula más ligera de cuantas componen el átomo. Tiene una carga eléctrica negativa, cuya magnitud se define como la carga eléctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental. La masa de un protón es 1836 veces mayor a la masa del electrón. La carga del protón es positiva. El neutrón tiene una masa 1839 veces la masa del electrón. El neutrón tiene una carga eléctrica neutra (ni positiva ni negativa).
Masa del electrón: 9,11 · 10−31 kg
Masa de un protón: 1,67 · 10−27 kg
Masa de un neutrón: 1,69 · 10−27 kg
El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que son un compuesto de otras partículas llamadas quarks. Las partículas subatómicas constituyen un estado ligado de quarks u y d. Un protón contiene dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. Los quarks se mantienen unidos mediante la fuerza nuclear fuerte, mediada por gluones. Además de estas partículas, existen otras partículas subatómicas en el modelo estándar: más tipos de quarks, leptones cargados (similares al electrón), etc.