¿Qué son los átomos?
Los átomos son las unidades más pequeñas y estables de la materia. Mantienen todas las propiedades de un elemento químico. Se organizan y clasifican según sus números atómicos, propiedades químicas y carga electrónica en la tabla periódica.
Los átomos están constituidos por partes más pequeñas denominadas partículas subatómicas, que incluyen los protones, neutrones y electrones. Estas microunidades se combinan y forman moléculas que interactúan entre ellas.
Los átomos de un mismo elemento son idénticos; lo que los diferencia es la forma en la que se combinan para formar compuestos químicos. Esto significa que los átomos de hidrógeno del Universo son idénticos a los del cuerpo humano, de los alimentos o de los materiales empleados en la industria.
¿Qué características tiene un átomo?
Además de su característica esencial, es decir, ser la partícula más pequeña de la materia, los átomos también:
- Son partículas muy livianas, de poco peso.
- Conservan sus propiedades originales cuando ocurre una reacción química. Esto significa que ni se crean ni se destruyen, solo se organizan de formas distintas para crear nuevos enlaces entre unos y otros átomos.
- Se organizan o agrupan para formar moléculas, y pueden ser del mismo o de diferentes elementos químicos. Cuando se agrupan, alcanzan un estado de mínima energía y máxima estabilidad, ganando, perdiendo o compartiendo electrones. Eventualmente, la energía albergada se libera como calor o luz.
- Los átomos cumplen la regla del octeto de Lewis, enunciada por el físico químico Gilbert Newton Lewis, que establece que los enlaces químicos adquieren la configuración electrónica propia de los gases nobles, con ocho electrones ubicados en su último nivel de energía, lo que los hace muy estables y poco reactivos.
¿Cuáles son las partes de un átomo?
Todo átomo consta de una estructura compleja, dividida en:
- Núcleo: es la parte del átomo que contiene los protones (con carga positiva) y neutrones (con carga neutra). El 99% de la masa de un átomo está concentrada en el núcleo.
- Nube de electrones: es la parte que rodea al núcleo y donde se encuentran los electrones (con carga negativa) y está representada por la forma de los orbitales atómicos.
Aunque se crea que los átomos son partículas indivisibles, estos contienen las siguientes partículas subatómicas:
- Protones: partículas subatómicas con carga eléctrica positiva que determinan el número atómico del elemento.
- Neutrones: partículas subatómicas con carga eléctrica neutra —es decir, igual a cero—, lo que las hace fáciles de penetrar y difíciles de manipular.
- Electrones: partículas subatómicas con carga eléctrica negativa que representan menos del 0,06% de la masa total del átomo y que orbitan alrededor del núcleo.
¿Cómo se comportan los átomos según sus elementos?
Los protones y electrones se atraen por la interacción electromagnética, mientras que los protones y neutrones se atraen entre sí por la fuerza nuclear, fuerza exclusiva de las partículas que componen el núcleo del átomo.
Normalmente, la carga de un átomo es neutra ya que tiene tantos protones como electrones, permitiendo que las cargas positivas de unos se anulen con las cargas negativas de otros.
¿Cuáles son las propiedades del átomo?
- Todo átomo posee masa que proviene, principalmente, de los protones y neutrones del núcleo. En química, la unidad que se utiliza para denominar la masa es el mol, el cual pesa tantos gramos como la masa atómica de un elemento.
- Todo átomo tiene un tamaño, aunque no delimitado, que está determinado por la nube electrónica. Sus dimensiones son tan pequeñas que no pueden ser observadas por instrumentos ópticos de medición.
- Todo átomo posee niveles de energía. Un electrón de un átomo tiene una energía potencial inversamente proporcional a su distancia al núcleo, lo que implica que aumenta su energía según la distancia. La unidad para expresar la energía atómica es el electronvoltio.
- Todo átomo establece interacciones eléctricas entre protones y electrones en su núcleo.
¿Cuáles han sido las teorías atómicas a lo largo del tiempo?
El interés y estudio del átomo se remonta a épocas griegas, pero no fue hasta el siglo XIX que comenzaron a desarrollarse las primeras teorías. Las principales son:
- Teoría del químico inglés John Dalton, que establecía que la materia estaba formada por partículas elementales indivisibles e iguales.
- Modelo atómico del científico inglés J.J. Thompson, en el que plantea la existencia de los electrones y refuta la teoría de su predecesor respecto a la indivisibilidad del átomo. Su modelo se conoce como el pudín de pasas, y explica que los átomos son masas con cargas positivas y negativas.
- Teoría del átomo nuclear desarrollada por el científico neozelandés Ernest Rutherford, quien descubrió que la mayor parte de la masa de un átomo se encuentra en su núcleo, con cargas negativas orbitando a su alrededor.
- Modelo atómico del físico danés Niels Henrik David Bohr, que propone que el electrón de un átomo se encuentra en órbita a cierta distancia del núcleo, y que pueden saltar de una órbita a otra con la cantidad justa de energía.
- Modelo mecánico cuántico del átomo, desarrollado por los físicos Werner Heisenberg, Louis de Broglie y Erwin Schrödinger. Establece que los electrones se comportan como ondas estacionarias que orbitan en una nube electrónica.
- Finalmente, en 1932, el científico James Chadwick descubrió el neutrón, completando así el modelo de átomo que se conoce al día de hoy.
