Átomos y Elementos en Fisiología y Anatomía

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Por Janet Rae-Dupree, Pat DuPree

Toda la materia, ya sea sólida, líquida o gaseosa, está compuesta de átomos. Un átomo es la unidad más pequeña de materia capaz de retener la identidad de un elemento durante una reacción química. Un elemento es una sustancia que no puede ser descompuesta en sustancias más simples por reacciones químicas normales.

Hay 98 elementos naturales en la naturaleza y 20 (en el último recuento) elementos creados artificialmente para un total de 118 elementos conocidos. Sin embargo, aún no se han rellenado espacios adicionales en la tabla periódica de elementos, que organiza todos los elementos por nombre, símbolo, peso atómico y número atómico. Los elementos clave de interés para los estudiantes de anatomía y fisiología son

  • Hidrógeno: Símbolo H
  • Oxígeno: Símbolo O
  • Nitrógeno: Símbolo N
  • Carbono: Símbolo C

HONC tu cuerno para los cuatro elementos orgánicos. Estos cuatro elementos constituyen el 96 por ciento de toda la materia viva.

Los átomos están formados por las partículas subatómicas protones y neutrones, que se encuentran en el núcleo del átomo, y nubes de electrones que orbitan el núcleo. El peso atómico, o masa, de un átomo es el número total de protones y neutrones en su núcleo. El número atómico de un átomo es su número de protones; convenientemente, los átomos que son eléctricamente neutros tienen el mismo número de cargas positivas que las cargas negativas.

Las cargas opuestas se atraen, por lo que los electrones con carga negativa son atraídos a los protones con carga positiva. La atracción mantiene a los electrones en órbitas fuera del núcleo. Cuantos más protones haya en el núcleo, más fuerte es la carga positiva del átomo y más electrones puede atraer.

Los modelos simplificados asumen que las partículas de electrones orbitan el núcleo a diferentes niveles de energía, conocidos como conchas. Pero la teoría cuántica es la que mejor describe la información sobre los estados de los electrones usando funciones de onda, u orbitales.

Cada órbita tiene una dirección de cuatro números cuánticos (energía característica, forma tridimensional, orientación y giro). El número cuántico principal es la concha. Los otros números permiten añadir electrones distintos. Las conchas se dividen en subconchas, que se llenan hasta el final para aumentar la energía.

  • La primera capa contiene sólo dos electrones, de espín opuesto (magnetismo).
  • La segunda y tercera capa contienen cada una ocho electrones en cuatro subsuperficies y dos vueltas.
  • La cuarta capa (que se encuentra en elementos como el potasio, el calcio y el hierro) contiene hasta 18 electrones. También existen conchas más altas.

Otros términos clave de la química que usted necesita saber son

  • Isótopos: Átomos de un elemento que tienen un número diferente de neutrones y un peso atómico diferente al normal. En otras palabras, los isótopos son formas alternas del mismo elemento químico, por lo que siempre tienen el mismo número de protones que ese elemento, pero un número diferente de neutrones.
  • Iones: Debido a que los electrones están relativamente lejos del núcleo atómico, son más susceptibles a los campos externos. Los átomos que han ganado o perdido electrones se transforman en iones. Obtener un electrón adicional convierte un átomo en un ión o anión con carga negativa, mientras que la pérdida de un electrón crea un ión o catión con carga positiva Para mantener los aniones y cationes rectos, piense como una dieta compulsiva: Ganar es negativo y perder es positivo.
  • Ácido: Una sustancia que se ioniza cuando se coloca en la solución, produciendo iones de hidrógeno cargados positivamente, H+. Un ácido se considera un donante de protones. (Recuerde, los átomos siempre tienen el mismo número de electrones que los protones. Los iones se producen cuando un átomo gana o pierde electrones.) Los ácidos más fuertes se separan en grandes cantidades de iones H+ en solución.
  • Base: Una sustancia que se ioniza cuando se coloca en solución, produciendo iones de hidróxido cargados negativamente, OH-. Las bases son más alcalinas que los ácidos y se conocen como aceptadores de protones. Las bases más fuertes se separan en grandes cantidades de iones OH- en solución.
  • pH (potencial de hidrógeno): Una medida matemática en una escala de 0 a 14 de la acidez o alcalinidad de una sustancia. Una solución se considera neutra, ni ácida ni base, si su pH es exactamente 7. (El agua pura tiene un pH de 7.) Una sustancia es básica si su pH es superior a 7 y ácida si su pH es inferior a 7. La fuerza de un ácido o base se cuantifica por su diferencia absoluta con el número neutro de 7. Este número es grande para una base fuerte y pequeño para una base débil. Curiosamente, la piel se considera ácida porque tiene un pH de alrededor de 5. La sangre, por otro lado, es básica con un pH de alrededor de 7,4.

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