Introducción
El
átomo (del latín atomum, indivisible, cosa que veremos que no es así) es la unidad más pequeña de un elemento químico. Su
núcleo, formado por
protones y neutrones representa el 99,9% de la masa del átomo. Está rodeado de una
nube de electrones, que, siempre que el átomo sea neutro, está formada por tantos electrones como protones haya en el núcleo.
La idea del átomo fue concebida en la Antigua Grecia, aunque no se demostró su existencia hasta el siglo XIX. Y en el siglo XX, debido a los avances de la física nuclear, se comprobó que el átomo sí podía dividirse en partes más pequeñas.
Estructura atómica
Actualmente, la teoría aceptada es que el átomo tiene un núcleo con carga positiva, formado por protones (que son los que le dan la carga positiva) y neutrones (tienen carga neutra). A su alrededor hay una nube de electrones con carga negativa. Esta nube tiene un gran tamaño y una masa muy pequeña
El núcleo atómico
Protones: partícula con carga positiva, equivalente a una carga elemental. Tiene una masa 1837 veces mayor a la del electrón.
Neutrones: partículas sin carga eléctrica. Tienen una masa un poco superior a la del protón.
La cantidad de protones que tiene un átomo se conoce como número atómico. El número atómico del átomo de hidrógeno, que cuenta con 1 protón, es el 1H. El helio, que tiene 2He protones, tendrá el número atómico 2. Y así sucesivamente...
El número másico es la cantidad de nucleones (protones y neutrones) que tiene un átomo. En el caso de hidrógeno, con 1 protón, su número másico sería 1H. El helio, que tiene 2 protones y 2 neutrones, tendrá como número másico, 4He.
Pueden haber átomos con el mismo número atómico, pero diferente número másico. Se conocen como isótopos. Por ejemplo, el hidrógeno tiene 3 isótopos naturales: protio (1H, 1 protón), deuterio (2H, 1 protón y 1 neutrón) y tritio (3H, 1 protón y 2 neutrones).
También pueden ser isótonos (con el mismo número de neutrones) o isóbaros (el mismo número de nucleones, por lo tanto, el mismo número másico).
Debido a que los protones tienen carga positiva, deberían repelerse entre sí. Sin embargo, la fuerza nuclear fuerte los mantiene unidos.
Nube de electrones
Los electrones pueden saltar de un átomo a otro. El átomo se transforma en un ión, una partícula con carga neta diferente de 0.
Durante mucho tiempo se ha pensado que los electrones siguen órbitas, pero la mecánica cuántica ha extendido el pensamiento de que los electrones forman una nube de electrones deslocalizados, difusos, donde solo podemos determinar donde hay más o menos probabilidades de que esten, pero no su posición exacta.
Dimensiones atómicas
La mayor parte de la masa de un átomo se concentra en el núcleo. La masa de un protón es 1837 veces mayor que la de un electrón, y un neutrón tiene 1838 veces la masa de la partícula negativa. El tamaño del núcleo atómico es 100.000 veces menor que el átomo al completo, por el elevado tamaño de la nube de electrones. Sin embargo, en el núcleo se concentra prácticamente el 100% de la masa del átomo.
En 2009, gracias a un microscopio de fuerzas atómicas (AFM), en Zurich (Suiza), científicos de un laboratorio de IBM consiguieron ver una molécula con sus átomos. No hace mucho, en Kharkov (Ucrania) se ha conseguido ver la estructura de un átomo, demostrando muchos de los pilares de la física cuántica.
