Significado de Átomo Definición, características, y estructura
Licenciada en Física
Definición formal
El átomo es la pieza básica que forma la materia, cuyo tamaño le representa la menor estructura reconocida que posee los atributos físicos y químicos de los elementos vistos en la tabla periódica, donde la posición de cada elemento responde al número atómico de su composición.
Aunque la materia parezca muy sólida, cada una está conformada por átomos enlazados de muchas maneras posibles. Rara vez los átomos se encuentran aislados en la naturaleza, salvo en el caso de los gases nobles o bajo condiciones inusuales de presión y temperatura, como las que existen en otros lugares del universo.
En occidente, la idea del átomo surgió por primera vez en la antigua Grecia gracias al notable pensador Demócrito de Abdera, quien vivió entre los siglos V y IV a.C. Demócrito pensó que podía fragmentar una piedra en pequeños pedazos, convertirla en gravilla, y proseguir para obtener arena fina y después polvo, pero el proceso no podía continuar indefinidamente, porque terminaba con la partícula de materia más pequeña posible, a la que llamó “átomo”, que en griego significa “indivisible”.
Aunque en un comienzo la creencia en el átomo no prosperó entre los sabios, con los descubrimientos científicos que se han sucedido sin pausa desde la época de Demócrito hasta nuestros días, se afianzó como el pilar fundamental de toda la materia y poco a poco ha desvelado sus secretos. No es indivisible, como se pensó por tanto tiempo, sino que guarda un universo fascinante en su interior, y sí es más pequeño que la partícula de polvo más diminuta. A esta escala, la materia se comporta muy distinto a como lo hace en la escala que manejan los seres humanos. Es tan distinto e inusitado este comportamiento, que aún en la actualidad es bastante más lo que se desconoce de su estructura y propiedades que lo que se conoce.
Características del átomo
– El tamaño del átomo es inimaginablemente pequeño. Suponiendo que tiene forma esférica, su diámetro es del orden de 10-10 m. No hay forma de “verlo” con luz visible, pues es más pequeño que la longitud de onda de la luz, pero sí es detectable con otros tipos de radiación.
– Los átomos son muy abundantes y variados. Cada elemento de la tabla periódica tiene un átomo con características muy particulares que además presenta variantes llamadas isótopos.
– El átomo no es indivisible, tiene una estructura interna conformada por un núcleo y los electrones ligados a él por la fuerza electromagnética.
– A pesar de que está compuesto por partículas cargadas, el átomo por lo general tiene carga neta 0.
– Los átomos están en perpetuo movimiento. En los gases tienen una mayor movilidad que en los líquidos, y un poco menor en los sólidos. Y por más que estos últimos parezcan rígidos, lo cierto es que sus átomos también se encuentran en constante movimiento de vibración.
– Todos los átomos, incluyendo a los que conforman la Tierra y cuanto hay en ella, se formaron durante el big Bang los más ligeros, mientras que los más pesados se originaron en los núcleos de las estrellas.
– Muchos científicos creen que no toda la materia del universo está formada por átomos, ya que la materia oscura, de la cual aún no hay evidencia concluyente, estaría formada por otra clase de partículas.
Estructura interna
– El átomo consta de un pequeño núcleo muy denso, formado por protones con carga positiva y neutrones sin carga, que aporta al átomo la mayor parte de su masa.
– Un conjunto de electrones de carga negativa ligados al núcleo por la atracción electrostática, si bien poseen movilidad.
El caso del átomo de hidrógeno
El átomo más simple de todos es el de hidrógeno, cuyo núcleo consiste en un solo protón. Como normalmente el átomo es neutro, el hidrógeno también tiene un solo electrón, ya que la carga de ambas partículas es de igual magnitud (1.6 x 10-19 C) y signo contrario. Pese a que las cargas positivas se repelen, y esta repulsión es mayor cuanto más cerca estén las cargas, en el núcleo atómico prevalecen otras fuerzas que permiten a los protones estar muy cercanos.
Esta repulsión también actúa para que los núcleos de los átomos no se acerquen mucho unos a otros, al menos en condiciones normales. Sin embargo, bajo las circunstancias extremas en el interior de las estrellas como el Sol, sucede un proceso llamado fusión nuclear, que de hecho es la fuente de la energía del Sol. Allí los núcleos pueden fusionarse.
Esto permite que en el interior de las estrellas se formen nuevos elementos partiendo del hidrógeno, que es el átomo más sencillo y abundante.
En cuanto a los electrones, son partículas fundamentales, pero el protón y el neutrón tienen una estructura interna a base de otras partículas como quarks y gluones.
La diferencia entre el átomo de hidrógeno y un átomo de un elemento distinto, por ejemplo el de helio, es el número de protones en el núcleo. Un átomo con igual número de protones pero diferente cantidad de neutrones o electrones sigue siendo el mismo elemento. Si el número de neutrones difiere, se trata de un isótopo del elemento, y cuando hay más o menos electrones, entonces es un ión.
Trabajo publicado en: Oct., 2020.
