Carga del electrón

¿Cuál es la carga del electrón?

Fig. 1: El electrón, que se suele representar esquemáticamente como una partícula con un símbolo menos, tiene una carga negativa de \(q_e=-1,6\cdot 10^{-19}\,\mathrm{C}\).

Tal y como podemos observar, la carga del electrón es negativa. Esta carga es, por tanto, de signo contrario a la carga que encontraremos en los protones. La carga de los protones tendrá el mismo valor absoluto pero con signo contrario.

Esto provoca, tal y como veremos a continuación, que la carga total de los átomos sea \(0\).

¿Qué es la carga de los átomos, en la física?

Los átomos son neutros: no tienen carga, porque sus partículas están equilibradas. Sin embargo, si se elimina o se añade una de sus cargas negativas (electrones), se tiene un átomo no equilibrado.

Los iones pueden ser positivos (catión) o negativos (anión).

• Catión: ion con carga positiva, que tiene un exceso de partículas positivas.

• Anión: ion con carga negativa, que tiene un exceso de partículas negativas.

Podemos ver ejemplos de iones del hidrógeno en la siguiente imagen:

Fig. 2: Los iones de hidrógeno varían dependiendo su carga. El hidruro tiene dos electrones, entonces su carga es negativa. El hidrógeno tiene carga neutra porque tiene un par protón-electrón. El hidrón tiene carga positiva porque solo contiene un protón.

Fórmula de la carga eléctrica, en física

Para obtener la carga eléctrica, necesitamos multiplicar el número de partículas cargadas por el valor de la carga, como podemos ver en los siguientes ejemplos.

Como puedes ver en estos ejemplos, la magnitud de la carga de un electrón y de un protón es la misma. La única diferencia entre ellos es el signo menos.

Para obtener el número de protones en el núcleo, sin disponer de la notación del núcleo, hay que consultar la tabla periódica de los elementos. El número atómico indica el número de protones en el núcleo del átomo.

Carga específica de los electrones y protones

No solo los átomos pueden tener una carga específica; lo mismo ocurre con las partículas elementales. La carga específica de cada partícula depende de la masa y de la carga de la partícula, lo que también afecta a la carga específica del átomo:

• La magnitud de la carga específica de los electrones es mayor que la de los protones porque el protón es más pesado que el electrón.
• El neutrón tiene una carga específica de cero, ya que tiene una carga neutra.
• En un átomo con igual número de protones y electrones, la carga específica es cero.

Relación carga-masa del electrón y las partículas

No solo los átomos pueden tener una carga específica, lo mismo ocurre con las partículas elementales. La carga específica de cada partícula depende de la masa y de la carga de la partícula (ver más abajo), lo que también afecta a la carga específica del átomo.

• La magnitud de la carga específica de los electrones es mayor que la de los protones porque el protón es más pesado que el electrón.
• El neutrón tiene una carga específica de cero, ya que tiene una carga neutra.
• En un átomo con igual número de protones y electrones la carga específica es cero.

¿Cómo se calcula la carga específica en física?

Para obtener la carga específica de una partícula, necesitamos conocer su masa y su carga eléctrica.

A partir de ellas, podemos calcular la carga específica dividiendo la carga eléctrica de una partícula entre su masa:

\[\text{Carga específica}=\dfrac{\text{Carga eléctrica}}{\text{Masa de la partícula}} \]

La masa y la carga de un átomo se indican en la notación de los nucleidos, que determina el número de partículas que componen la masa del núcleo y el número total de protones del átomo de un elemento.

Lectura de la notación de nucleidos

La notación de nucleidos nos indica el símbolo del elemento (en letras latinas) y parte de la estructura del átomo, mediante su número de masa y su número atómico:

• El número másico, que indica el número de protones y neutrones que componen la masa del elemento, está en la esquina superior izquierda.
• El número atómico, en la esquina inferior izquierda, muestra el número de protones del átomo.

Veamos los siguientes ejemplos:

Fig. 3: La notación de nucleidos contiene información sobra la estructura del átomo.

Obtención de la masa

Para obtener la masa total de la partícula, hay que multiplicar el valor de la masa de los protones y neutrones por el número de protones y neutrones del átomo. La masa del electrón es tan pequeña que no necesitamos calcularla. La masa aproximada de protones y neutrones es de \(1,67 \cdot 10 ^{ -27}\, \, \mathrm{kg}\), aunque los neutrones son ligeramente más pesados.

Obtención de la carga específica

Después de haber obtenido la carga total y la masa total de la partícula, solo tenemos que dividir la carga total entre la masa total, como en el siguiente ejemplo.