El núcleo atómico es la pequeña parte central del átomo, con carga eléctrica positiva y en la que se concentra la mayor parte de la masa del átomo.
Las principales partículas subatómicas de los núcleos de los átomos son los protones y los neutrones o los nucleones (excepto los núcleos de hidrógeno que contienen únicamente un protón).
Un mismo elemento químico está caracterizado por el número de protones del núcleo que determina la carga positiva total. Éste número se denomina número atómico. El número másico es el total de protones y neutrones.
La física nuclear es la rama científica que se encarga del estudio y la comprensión del núcleo atómico, incluyendo las fuerzas que lo unen y su composición.
Composición del núcleo de un átomo
El núcleo de un átomo se compone de unas sub partículas llamadas nucleones que puede ser de dos tipos: protones y neutrones.
Casi toda la masa de un átomo se encuentra en el núcleo atómico. El resto, de la masa se reparte entre los electrones, aunque los electrones pesan muy poco en comparación con los neutrones y protones.
El diámetro del núcleo está en el intervalo de 1,75 fm para el hidrógeno que equivale al diámetro de un solo protón a aproximadamente 15 fm para los átomos más pesados, tales como el uranio.
El núcleo atómico se describe con los siguientes números:
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Número atómico, Z, que es igual a la cantidad de protones.
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Número de neutrones, N.
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Número másico, A = Z + N, que es igual al número de nucleones (protones más neutrones).
Enlaces nucleares entre protones
Los neutrones son neutros y los protones tienen carga positiva. La tendencia de los protones sería separarse entre ellos, pero una fuerza nuclear los mantiene unidos.
La energía de enlace que mantiene unidos los nucleones es la energía que se obtiene en las reacciones de fusión nuclear. Al romper estos enlaces de fuerza se experimenta una pérdida de masa que se convierte en energía de acuerdo con la teoría de Albert Einstein. E=mc2
Evolución de la teoría de los átomos: los modelos atómicos
Los modelos atómicos son teorías que se han ido desarrollando a lo largo de la historia. El objetivo de los diferentes modelos es definir cómo es la estructura de un átomo desde un punto de vista científico.
La primera propuesta sobre la estructura interna del núcleo atómico fue elaborada en 1808 por el químico inglés John Dalton. Según la propuesta de Dalton toda la materia está formada por átomos indivisibles e invisibles. En aquel entonces, para Dalton la existencia del núcleo atómico era desconocida.
El primer modelo de estructura interna del átomo apareció en 1897 a través de Joseph John Thomson. Thomson fue el primero en identificar el electrón, que tenía una carga negativa.
A través de este descubrimiento pudo deducir que si los átomos se presentan con una carga neutra tenían que existir partículas con carga positiva que contrarrestasen la carga de los electrones (sería en protón)
Ernest Rutherford descubrió el núcleo atómico en 1911.
En 1913 Niels Bohr postula que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico, cargadas de energía cinética. Los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía.