Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

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Estructura del átomo


Los átomos son los bloques de construcción básicos de la materia, lo que significa que todo lo que vemos a nuestro alrededor está compuesto de átomos. El concepto de átomos proviene de los filósofos griegos antiguos, quienes originalmente pensaban en los átomos como las partículas más pequeñas indivisibles que componen toda la materia. Sin embargo, a través de los avances científicos, especialmente en el campo de la física moderna, ahora tenemos una comprensión mucho más detallada de la estructura del átomo.

En términos simples, un átomo consta de un núcleo central compuesto de protones y neutrones, rodeado de electrones que se mueven en varios patrones posibles. Vamos a explorar cada parte del átomo en detalle para entender sus funciones y significados.

Centro

El núcleo es el corazón del átomo. Es una esfera densa compuesta de protones y neutrones. A pesar de su pequeño tamaño en comparación con todo el átomo, el núcleo contiene la mayor parte de la masa del átomo. Veamos más profundamente los componentes del núcleo:

Protón

Los protones son partículas con carga positiva que se encuentran en el núcleo de un átomo. La carga positiva se representa por +1.

Carga del Protón = +1

El número de protones en el núcleo de un átomo determina la identidad del elemento. Por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno tienen un protón, los átomos de helio tienen dos, y así sucesivamente. Este número se llama número atómico y se representa con la letra Z.

Neutrón

Los neutrones son partículas con carga neutra, sin carga eléctrica neta. Aunque no tienen carga, desempeñan un papel esencial en el núcleo, como contribuir a la masa atómica y estabilizar la estructura nuclear. Los neutrones, junto con los protones, se conocen colectivamente como nucleones.

Fuerzas nucleares

Para mantener esta densa colección de protones y neutrones unida, el núcleo se basa en lo que se conocen como fuerzas nucleares. Estas son fuerzas fuertes que equilibran las fuerzas electromagnéticas repulsivas entre protones, que tienen la misma carga positiva y naturalmente se repelen entre sí.

Núcleo

Electrones y capas electrónicas

Los electrones son partículas subatómicas con una carga negativa (-1) que orbitan el núcleo de un átomo. Su carga negativa equilibra la carga positiva de los protones.

Carga del Electrón = -1

Los electrones no giran alrededor del núcleo en órbitas completas; más bien, se mueven en lo que se conocen como capas de electrones o niveles de energía. Estas capas representan diferentes niveles de energía potencial para los electrones alrededor de un átomo.

N

Configuración electrónica

Los electrones están dispuestos en capas alrededor del núcleo y estas capas se llenan en un orden específico, comenzando por la capa más cercana al núcleo y avanzando hacia el exterior. La primera capa puede contener hasta 2 electrones, la segunda hasta 8 electrones, y así sucesivamente. Por ejemplo, un átomo de helio (que tiene dos protones y dos electrones) llenará completamente su primera capa, mientras que un átomo de neón (con diez electrones) llenará completamente las dos primeras capas.

El concepto del modelo atómico

Con el tiempo, se han propuesto y refinado varios modelos atómicos a medida que los científicos han desarrollado nuevas teorías y han descubierto nuevas evidencias sobre la estructura atómica. Aquí hay algunos modelos importantes:

Modelo de pudín de ciruelas de Thomson

Propuesto por J.J. Thomson en 1904, este modelo describe el átomo como una esfera positiva con electrones incrustados en ella, semejante a un pudín lleno de ciruelas.

Modelo atómico de Rutherford

En 1911, Ernest Rutherford creó un modelo en el que un denso núcleo (donde se concentra la masa y la carga positiva) está rodeado por electrones. Esto surgió después de su famoso experimento de la lámina de oro, que indicó que un átomo es en su mayoría espacio vacío.

Modelo de Bohr

Este modelo, propuesto por Niels Bohr en 1913, introdujo la idea de órbitas cuantizadas específicas para los electrones, lo que significa que los electrones solo pueden ocupar ciertos niveles de energía permitidos. Cuando los electrones saltan entre estos niveles, absorben o emiten cantidades discretas de energía llamadas cuantos.

Modelo mecánico cuántico

El entendimiento moderno se basa en la mecánica cuántica, que sugiere que los electrones ocupan orbitales, regiones alrededor del núcleo, en lugar de caminos fijos. Estos orbitales proporcionan una distribución de probabilidad de dónde se puede encontrar el electrón, haciendo que este marco sea altamente matemático y probabilístico por naturaleza.

Principales teorías atómicas

Isótopos

Los elementos pueden tener versiones llamadas isótopos, que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones. Por ejemplo, el carbono-12 y el carbono-14 son isótopos del carbono, que tienen 6 protones pero diferentes cantidades de neutrones.

Aniones

Los átomos pueden perder o ganar electrones, formando así iones. Cuando un átomo pierde un electrón, se forma un ion con carga positiva, o catión. Inversamente, cuando gana un electrón, se forma un ion con carga negativa, o anión.

Masa atómica

La masa atómica es la masa promedio ponderada de un átomo, medida en unidades de masa atómica (uma). Representa la masa del protón, neutrón y electrón, aunque los electrones contribuyen mucho menos al peso que los protones y neutrones.

Masa Atómica = Protones + Neutrones

Visualizaciones y ejemplos

La visualización es una parte importante para entender la estructura atómica. Considere el átomo de helio, que tiene la siguiente estructura:

  1. Número Atómico: 2 (2 protones)
  2. Neutrones: Típicamente, los isótopos más comunes tienen 2
  3. Electrones: 2 (llenando la primera capa)
N

Aquí, el núcleo se representa en el centro, conteniendo los protones y neutrones, mientras que los electrones orbitan en el primer nivel de energía.

Estos conceptos son la piedra angular de cómo entendemos los átomos y cómo los elementos interactúan en química, física y una variedad de otras disciplinas científicas. El modelo atómico continúa evolucionando a medida que descubrimos más, pero la estructura básica del átomo sigue siendo fundamental para la ciencia moderna.


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