El átomo

Conozcamos que es un átomo, cuál es su estructura, sus características principales y que unidades componen este espacio mínimo de la materia.

El átomo, palabra de origen griego que significa indestructible o indivisible fue creada originalmente por Demócrito (Filósofo Griego, siglo V a.C.) quien postulo la idea de que toda la materia está compuesta por partículas pequeñas e indivisibles para lo cual definió éste nombre. Contemporáneos de Demócrito como Platón y Aristóteles no compartían mucho esta idea, sin embargo, las evidencias experimentales de investigaciones científicas han apoyado el concepto del “atomismo” lo que ha conducido de manera gradual a las definiciones modernas de elementos y compuestos.

En 1808 un científico inglés, el profesor John Dalton, en base a su hipótesis sobre la naturaleza de la materia y sus experimentos, logro enunciar algunos postulados que dan origen a la teoría atómica de Dalton marcando el comienzo de la era de la química moderna.

Estructura y características del átomo

Según la teoría atómica de Dalton, un átomo se define como la unidad básica de un elemento que puede intervenir en una combinación química. Experimentos realizados con posterioridad han demostrado que los átomos tienen una estructura interna, de lo cual se desprende que existen otras partículas que lo forman, estas son aun más pequeñas y son denominadas partículas subatómicas.

Las investigaciones realizadas por múltiples científicos en la década de 1890 tenían relación con los fenómenos de radiación, esto se define como la emisión y transmisión de la energía a través del espacio en forma de ondas y entrego como resultado que según la teoría electromagnética. Un cuerpo cargado, en movimiento, se comporta como un imán y puede interactuar con los campos magnéticos y eléctricos que atraviesa, esto los llevo a la conclusión que si el rayo catódico utilizado en el experimento era atraído por la placa con carga positiva y repelido por aquella placa con carga negativa, entonces las partículas en cuestión deben tener carga negativa también. Actualmente y derivado de estos experimentos es que a estas partículas se les conoce con el nombre de electrones.

Luego de algunos años y desde comienzos de la década del 1900 ya se conocían dos características de los átomos: contienen partículas eléctricamente negativas llamadas electrones y son eléctricamente neutros, por lo tanto, un átomo para ser eléctricamente neutro necesariamente debe poseer igual cantidad de partículas negativas y positivas. El primero de estos científicos que propuso un nuevo modelo atómico con cargas positivas y negativas fue el científico inglés, Joseph Thomson quien propuso que un átomo podía visualizarse como una esfera uniforme cargada positivamente, dentro de la cual se encontraban los electrones, tal y como si fueran pasas dentro de un pastel; este modelo llamado “budín de pasas” fue aceptado durante algunos años.

Fue hasta la década siguiente, posterior al año 1910 cuando un físico neozelandés llamado Ernest Rutherford, quien estudio con Thomson en la Universidad de Cambridge realizó nuevos experimentos que lo llevaron a postular un nuevo modelo atómico, quien propuso que las cargas positivas de los átomos estaban concentradas en un denso conglomerado central dentro del átomo, al cual llamo núcleo. Estas partículas con carga positiva fueron denominadas protones y según los experimentos realizados tienen la misma cantidad de carga que los electrones aunque su masa es 1840 veces la de este último y con carga opuesta.

Hasta este punto todo parecía tener sentido, sin embargo, existía un problema sin resolver para los científicos de la época y quedo en evidencia al detenerse en un detalle no menos importante y evidente. El hidrogeno, el átomo más simple de todos, contiene solo un protón y el átomo de helio, que le sigue en este orden, tiene dos protones; por lo tanto, la relación en masa de un átomo de helio y un átomo de hidrogeno debiera ser 2:1 y debido a que la masa de los electrones es mucho menor que los protones, podemos ignorar su contribución a la masa atómica, sin embargo, la realidad demuestra que esta relación es 4:1. Debido a esto es que Rutherford y otros investigadores contemporáneos postulaban la existencia de otras partículas subatómicas en el núcleo del átomo.

En el año 1932, el físico inglés James Chadwick realizo nuevos experimentos que lo llevaron a concluir que existía un tercer tipo de partículas subatómicas a las cuales llamo neutrones debido a que eran partículas eléctricamente neutras y con una masa ligeramente mayor a la masa de los protones. Ahora el problema de la razón de masas estaba resuelto y se sabe que en el núcleo de helio existen dos protones y dos neutrones, mientras que en el núcleo de hidrogeno existe solo un protón, debido a esto es que la relación de masas es 4:1.

La siguiente tabla muestra los valores de carga y masa de estas tres partículas subatómicas que conforman el átomo.