El ojo humano es capaz de percibir una gran gama de luz y por medio del cerebro procesar la forma y tamaño de los objetos, pero existe algo que el ojo humano por sí solo no puede observar, es el elemento más pequeño de la materia: el átomo.
En este artículo veremos lo invisible, nos adentraremos al mundo de lo infinitamente pequeño. Tendremos una explicación breve sobre “¿Qué es el átomo?”, su estructura y propiedades.
Qué es el átomo
Su nombre proviene del griego “átomon”; que es la unión de dos vocablos, juntos significan “lo indivisible”, es decir, que no se puede dividir.
El átomo tiene propiedades de un elemento químico, es a su vez la unidad más pequeña de la materia. Cada elemento, bien sea sólido, líquido o gaseoso, se compone de partículas atómicas.
Los átomos tienen un núcleo y algunos electrones unidos al núcleo, en algunos casos solo hay un electrón unido al núcleo. El núcleo está compuesto por protones y neutrones. La carga de los protones es positiva, mientras que la de los neutrones es negativa, los neutrones son neutros, teniendo ambas cargas, tanto positiva como negativa.
El número de protones presentes en el átomo son los que van a definir a qué elemento químico es perteneciente el átomo. De la misma forma, el número de neutrones define el isótopo del elemento.
También, el número de electrones juega un papel fundamental, este influye en las propiedades magnéticas del átomo. Los átomos se unen unos a otros por enlaces químicos y así formar compuestos químicos.
¿Cómo se llegó al concepto de átomo?
En la antigua Grecia, fue postulado el concepto de átomo por Demócrito de Abdera. En ese entonces, se entendía por átomo: «Bloque básico e indivisible que compone la materia del universo».
Posteriormente, Aristóteles, dijo que dicha materia estaba formada por cuatro elementos, y negó la existencia del átomo. Esta idea se mantuvo hasta 2000 años más tarde.
En el siglo XX luego de desarrollarse la física nuclear se comprobó que este átomo, o elemento básico indivisible de la materia, puede subdividirse en partículas más pequeñas.
Estructura atómica
Dentro de la estructura atómica tenemos las partículas subatómicas. El átomo a pesar de ser indivisible está formado por estas varias partículas, contiene protones, neutrones y electrones.
El electrón es la partícula más ligera de las que componen el átomo. Se caracteriza por tener una carga negativa, y la magnitud de esta se define como carga eléctrica, que es elemental.
El protón y el neutrón por su parte, no son elementales. Estos constituyen un conjunto de quarks u y d, que son partículas fundamentales y están recogidas en el modelo estándar de la física de partículas.
El núcleo atómico tiene un volumen bastante proporcional al total de nucleones, eso quiere decir que es mucho menor al tamaño del átomo. Lo que logra la unión de los nucleones es la fuerza nuclear, que es superior a la fuerza electromagnética a cortas distancias. Eso vence la repulsión eléctrica entre los protones.
El núcleo central del átomo se caracteriza por ser muy denso y la distancia entre los neutrones y electrones que se mueven alrededor del núcleo es grande.
Los electrones muestran simultáneamente propiedades de partícula puntual y de onda. Forman una onda estacionaria alrededor del núcleo, esta está caracterizada por un orbital atómico.
La región ocupada por estas ondas es la conocida nube de electrones, y se muestra como una densidad de carga negativa alrededor del núcleo.
Propiedades del átomo
Masa: la mayor cantidad de masa está en los nucleones, protones y neutrones del núcleo. La otra parte, que es menor, proviene de los electrones y la energía de la ligadura de los nucleones.
La masa de un átomo es proporcional al número de nucleones, multiplicado por la propiedad de la masa atómica. El átomo estable con más peso es el plomo-208: masa de 207,98 u.
Tamaño: el tamaño de estos se equipara con el de su misma nube electrónica, claro, tampoco hay una medida exacta de esta, por las propiedades ondulatorias de los electrones.
Cuando hablamos de práctica, se define el radio atómico estimándolo en función de un fenómeno físico por ejemplo: la cantidad y densidad de átomos en un volumen dado, o la distancia en dos núcleos de una molécula.
Niveles de energía: el electrón posee una energía potencial al estar ligado al átomo, esta energía es inversamente proporcional a su distancia al núcleo y es de signo negativo, es decir que aumenta con la distancia.
Cada elemento químico tiene particularmente un espectro de líneas que determina la emisión de radiación del mismo átomo.