Grado 9
  1. Mechanics  1.1. Movimiento  1.1.1. Tipos de movimiento  1.1.2. Distancia y desplazamiento  1.1.3. Velocidad y Rapidez  1.1.4. Aceleración  1.1.5. Representación gráfica del movimiento  1.1.6. Ecuaciones de movimiento  1.1.7. Movimiento uniforme y no uniforme  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Velocidad relativa  1.1.10. Movimiento circular  1.2. Leyes de la fuerza y el movimiento  1.2.1. El concepto de fuerza  1.2.2. La primera ley del movimiento de Newton  1.2.3. Segunda ley del movimiento de Newton  1.2.4. Tercera ley del movimiento de Newton  1.2.5. Inercia y tipos de inercia  1.2.6. Movimiento  1.2.7. Conservación del momento  1.2.8. Aplicación de las leyes de Newton en la vida diaria  1.2.9. Tipos de Fuerzas (Contacto y No Contacto)  1.2.10. Fricción y sus efectos  1.3. Fuerza gravitacional  1.3.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.3.2. Importancia de la Fuerza Gravitacional  1.3.3. Aceleración debido a la gravedad  1.3.4. Caída libre e ingravidez  1.3.5. Masa y peso  1.3.6. Variación de g con altura y profundidad  1.3.7. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.3.8. Satélites y sus órbitas  1.4. Trabajo, Energía y Potencia  1.4.1. Concepto de trabajo  1.4.2. Acciones positivas y negativas  1.4.3. Trabajo realizado por fuerza constante y variable  1.4.4. Energía y sus formas  1.4.5. Energía cinética y energía potencial  1.4.6. La ley de conservación de la energía  1.4.8. Unidad comercial de energía  1.4.9. Teorema trabajo-energía  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Ventaja mecánica  1.5.3. Eficiencia de la máquina  1.5.4. Palancas y sus tipos  1.5.5. Poleas y planos inclinados  1.5.6. Engranajes y sus usos
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólidos, líquidos y gases  2.1.2. Propiedades de los diferentes estados de la materia  2.1.3. Cambio en el estado de la materia  2.1.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidad y presión  2.2.1. Concepto de densidad y densidad relativa  2.2.2. Presión en sólidos, líquidos y gases  2.2.3. La ley de Pascal y sus aplicaciones  2.2.4. Presión atmosférica y sus variaciones  2.2.5. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  2.3.1. Fuerza de flotación  2.3.2. Principio de Arquímedes  2.3.3. Aplicaciones del Principio de Arquímedes  2.3.4. objetos que flotan y se hunden  2.3.5. Teoría de la Flotación y el Principio de Arquímedes
  3. Calor y Termodinámica  3.1. Temperatura y calor  3.1.1. Concepto de calor y temperatura  3.1.2. Medición de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conducción del calor  3.2.2. Convección del calor  3.2.3. Radiación de calor  3.2.4. Aplicaciones de la transferencia de calor  3.2.5. Conductividad térmica  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Expansión de sólidos, líquidos y gases  3.3.2. Expansión anómala del agua  3.3.3. Aplicaciones de la expansión térmica  3.4. Capacidad calorífica específica y calor latente  3.4.1. Concepto de capacidad calorífica específica  3.4.2. Medición y aplicaciones del calor específico  3.4.3. Calor latente de fusión y vaporización  3.4.4. Motores de calor y eficiencia
  4. Ondas y sonido  4.1. Ondas y sus tipos  4.1.1. Ondas mecánicas y electromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinales y Transversales  4.1.3. Propiedades de las ondas  4.1.4. Longitud de onda, frecuencia y velocidad de la onda  4.1.5. Superposición de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Naturaleza y transmisión del sonido  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Reflexión del sonido y eco  4.2.4. Sonar y ultrasonido  4.2.5. Resonancia y pulsación  4.3. Características del sonido  4.3.1. Intensidad, volumen y calidad del sonido  4.3.2. Efecto Doppler en el sonido
  5. Iluminación y Óptica  5.1. Reflexión de la luz  5.1.1. Leyes de la reflexión  5.1.2. Reflexión desde un espejo plano  5.1.3. Reflexión en un espejo esférico  5.1.4. Formación de imágenes por espejos cóncavos y convexos  5.1.5. Aplicaciones de la Reflexión  5.2. Refracción de la luz  5.2.1. Leyes de la refracción  5.2.2. Índice de refracción  5.2.3. Refracción a través de una lámina de vidrio  5.2.4. Refracción en el agua y el aire  5.2.5. Lentes y sus tipos  5.2.6. Formación de imágenes por lentes convexas y cóncavas  5.2.7. Reflexión interna total y sus aplicaciones  5.3. Dispersión y dispersión de la luz  5.3.1. Espectro de la luz blanca  5.3.2. Prismas y Dispersión  5.3.3. Efecto Tyndall y cielo azul
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Carga eléctrica y electricidad estática  6.1.1. El concepto de carga eléctrica  6.1.2. Carga por fricción, contacto e inducción  6.1.3. Electroscopio y su funcionamiento  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. El concepto de corriente eléctrica  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Factores que afectan la resistencia  6.2.4. Circuitos en Serie y Paralelo  6.2.5. Heating effect of electric current  6.2.6. Potencia y energía eléctricas  6.3. Magnetismo  6.3.1. Imanes naturales y artificiales  6.3.2. Propiedades de los imanes  6.3.3. Magnetismo de la Tierra  6.3.4. Campo magnético y líneas de campo  6.3.5. Electroimanes y sus aplicaciones
  7. Física Moderna  7.1. estructura del átomo  7.1.1. Estructura Atómica y Partículas Subatómicas  7.1.2. Electrones, Protones y Neutrones  7.1.3. Modelo de Rutherford y Bohr  7.2. Radiactividad  7.2.1. Tipos de emisiones radiactivas  7.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  7.2.3. Usos y Peligros de la Radiactividad
  8. Ciencia espacial y astronomía  8.1. El universo y sus componentes  8.1.1. Estrellas y galaxias  8.1.2. Planetas y Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturales y artificiales  8.2.2. Uso de satélites

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Estructura Atómica y Partículas Subatómicas


La estructura atómica es el marco que describe la estructura y comportamiento de los átomos. Comprender la estructura atómica es importante en muchos campos de la ciencia, especialmente en química y física. En el núcleo de este estudio están las partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones.

Modelo básico del átomo

Los átomos son las unidades básicas de la materia y la estructura definitoria de los elementos. La palabra "átomo" proviene de la palabra griega "átomos," que significa indivisible. Sin embargo, a medida que la ciencia avanzó, se descubrió que los átomos están compuestos por partículas más pequeñas.

A principios del siglo XIX, John Dalton propuso que cada elemento estaba compuesto de átomos únicos. Sin embargo, no describió su estructura interna. Más tarde, J.J. Thomson descubrió el electrón, lo que llevó a la realización de que los átomos estaban compuestos de componentes aún más pequeños.

Partículas subatómicas

Las partículas subatómicas son diferentes unidades de materia o energía que son los componentes básicos de toda la materia. Los científicos clasifican estas partículas en tres tipos principales: protones, neutrones y electrones.

Protón

Los protones son partículas cargadas positivamente que se encuentran en el núcleo de un átomo. Cada protón tiene una carga de +1. El número de protones en el núcleo de un átomo determina a qué elemento pertenece. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un protón, mientras que el helio tiene dos.

A menudo verá el número de protones representado por el número atómico (Z). Esto es único para cada elemento y se puede encontrar en la tabla periódica.

Neutrón

Los neutrones son partículas no cargadas que se encuentran en el núcleo junto con los protones. Desempeñan un papel importante en la estabilidad del átomo. Los neutrones tienen una carga neutra y agregan masa al átomo sin agregar carga.

P N

En la ilustración anterior, "P" representa protones y "N" representa neutrones. Estos están ubicados en el núcleo.

Electrones

Los electrones son partículas subatómicas cargadas negativamente que orbitan el núcleo de un átomo. Cada electrón tiene una carga de -1. Los electrones se mueven rápidamente alrededor del núcleo en regiones llamadas capas de electrones o niveles de energía.

Las esferas que orbitan en esta ilustración representan electrones.

Modelo de Rutherford

Ernest Rutherford desarrolló un modelo del átomo a principios del siglo XX basado en los resultados de su experimento con lámina de oro. Propuso que los átomos consisten en un pequeño núcleo denso con protones y neutrones, y una nube de electrones que orbitan este núcleo.

Sin embargo, su inconveniente fue que no podía explicar completamente el comportamiento de los átomos, especialmente con respecto a la disposición de los electrones.

Modelo de Bohr

Niels Bohr mejoró el modelo de Rutherford proponiendo que los electrones orbitan el núcleo en niveles de energía específicos. Este modelo introdujo la teoría cuántica para describir el comportamiento de los electrones. Los electrones pueden saltar entre diferentes niveles de energía absorbiendo o emitiendo energía.

El modelo de Bohr arriba muestra electrones en diferentes niveles de energía, indicando cuánto espacio ocupan alrededor del núcleo.

Modelo mecánico cuántico del átomo

La visión moderna del átomo se basa en la mecánica cuántica. Esta teoría establece que los electrones no orbitan en trayectorias fijas, sino que se encuentran en regiones de espacio llamadas orbitales. Estos orbitales definen la probabilidad de encontrar un electrón en una ubicación particular.

Clases

Las formas y tamaños de los orbitales se obtienen de la solución matemática de la ecuación de Schrödinger. Son de diferentes tipos, como 1s, 2s, 2p, etc.

Orbitales-S

Los orbitales-S son esféricos. Los orbitales 1s y 2s se ven así:

1s 2s

Orbitales-P

Los orbitales-P tienen forma de mancuerna y tienen tres orientaciones: px, py y pz.

px py pz

Átomos y elementos

Cada elemento de la tabla periódica está compuesto de átomos, todos los átomos de un elemento determinado tienen el mismo número de protones. Los elementos en la tabla están dispuestos de acuerdo con el número atómico creciente, que es el número de protones en el núcleo de un átomo.

        Hidrógeno: Z = 1
        Helio: Z = 2
        Litio: Z = 3

Isótopos

Los isótopos son diferentes formas del mismo elemento, que tienen el mismo número de protones en su núcleo pero diferentes números de neutrones. Tienen diferentes números de masa pero el mismo número atómico.

        Ejemplo: isótopos de carbono
        Carbono-12: 6 protones, 6 neutrones
        Carbono-14: 6 protones, 8 neutrones

Aniones

Los átomos pueden ganar o perder electrones para convertirse en iones. Los iones cargados positivamente, o cationes, se forman mediante la pérdida de electrones. Los iones cargados negativamente, o aniones, se forman mediante la ganancia de electrones.

        El sodio (Na) pierde un electrón para convertirse en Na⁺.
        El cloro (Cl) gana electrones para convertirse en Cl⁻.

Enlace químico

Los átomos pueden unirse para formar moléculas y compuestos formando enlaces químicos. Los tres tipos principales de enlaces son iónicos, covalentes y metálicos.

Enlace iónico

El enlace iónico ocurre cuando hay una transferencia de electrones de un átomo a otro, resultando en la formación de iones cargados positiva y negativamente.

        Ejemplo: Cloruro de sodio (NaCl)
        Na⁺ y Cl⁻ forman un enlace iónico para formar sal de mesa.

Enlaces covalentes

Los enlaces covalentes se forman cuando los átomos comparten electrones para lograr una capa externa completa de electrones.

        Ejemplo: Agua (H₂O)
        Dos átomos de hidrógeno comparten electrones con un átomo de oxígeno.

Enlace metálico

El enlace metálico es un tipo de enlace químico que ocurre entre átomos de elementos metálicos. Involucra el intercambio de electrones libres entre redes de átomos metálicos.

La estructura única de los metales les permite conducir electricidad y calor eficientemente.

Conclusión

El estudio de la estructura atómica y las partículas subatómicas nos da un conocimiento profundo sobre el funcionamiento de la materia en su nivel más básico. El viaje desde el concepto inicial de átomos indivisibles hasta teorías modernas complejas representa un avance en la comprensión científica. Este conocimiento forma la base fundamental para varias disciplinas científicas.


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