¿Qué es un átomo? Explicación y ejemplos

Átomo
Imagen clásica de un átomo según la teoría de Dalton.

Los átomos son demasiado pequeños para ser vistos, incluso con ayuda de los microscopios más potentes. Con microscopios electrónicos de efecto túnel se han podido captar imágenes de átomos en movimiento, por ejemplo dos átomos de renio uniéndose para formar una molécula. En cualquier caso, lo captado es prácticamente “irreconocible”, como puede comprobarse en los tres últimas referencias del artículo.

Por lo tanto, los experimentos para descubrir la estructura y el comportamiento de los átomos deben realizarse con gran cantidad de ellos. A partir de los resultados de estos experimentos, podemos intentar construir un modelo hipotético de átomo que se comporte como el átomo real.

Las moléculas están formadas por uno o varios átomos, unidos por enlaces covalentes o de otro tipo. Así, los átomos pueden representarse mediante círculos con un núcleo en el centro. Este núcleo contiene protones y neutrones. Además, está rodeado por una o varias zonas externas que representan las “envolturas” o “niveles”, que técnicamente reciben el nombre de orbitales atómicos, en los que se encuentran los electrones que rodean al núcleo del átomo.

Definición química del átomo

El átomo es la partícula más pequeña de un elemento, que puede tener o no una existencia independiente pero que siempre participa en una reacción química. Un átomo se define también como la unidad más pequeña que conserva las propiedades de un elemento.

Por otra parte, todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, y los distintos elementos tienen diferentes tipos de átomos. Los átomos, al ionteraccionar, producen las reacciones químicas.

Cómo está formado un átomo

Los átomos están formados por tres tipos básicos de partículas, conocidas como partículas subatómicas: protones, electrones y neutrones. Desde un punto de vista cuántico, las partículas subatómicas enumeradas están constituidas a su vez por otras aún más elementales, cuyo estudio corresponde a la Física fundamental.

Los neutrones y los protones tienen aproximadamente la misma masa, mientras que la masa de un electrón es insignificante en comparación. Un protón tiene carga positiva, un neutrón no tiene carga y un electrón tiene carga negativa. Ahora bien, un átomo contiene el mismo número de protones y electrones y, por tanto, en conjunto, un átomo no tiene carga.

Por otra parte, el núcleo de un átomo solo contiene protones y neutrones, por lo que está cargado positivamente. Los electrones, por su parte, ocupan la región del espacio que rodea al núcleo. Por lo tanto, la mayor parte de la masa se concentra en el núcleo, que es el centro del átomo. El núcleo contiene neutrones y protones, que dan al átomo su masa y sus cargas positivas. Un neutrón no tiene carga y tiene una masa que se considera la unidad.

El protón lleva una sola carga positiva y también tiene una masa de uno. Así, el número atómico de un elemento es igual al número de protones o cargas positivas en el núcleo. Por otro lado, está el peso atómico de un elemento. Este se determina sumando el número total de protones y neutrones en el núcleo (recordemos que la masa de los electrones es insignificante en comparación).

Por el contrario, un electrón tiene una sola carga negativa. Para que el átomo de un elemento tenga carga cero, debe tener el mismo número de electrones que de protones. Estos electrones están organizados en zonas (orbitales) alrededor del núcleo del átomo.

¿Qué tamaño tiene un átomo?

El tamaño de un átomo es extremadamente pequeño. Una capa de átomos tan gruesa como una fina hoja de papel está formado por miles de millones de átomos. Es imposible medir el tamaño de un átomo aislado porque, tal como demuestra la Física cuántica, es imposible localizar con precisión las posiciones de los electrones que rodean el núcleo.

Sin embargo, el tamaño de un átomo puede estimarse suponiendo que la distancia entre átomos adyacentes es la mitad del radio de un átomo. El radio atómico se suele medir en nanómetros (nm):

1 m = 109 nm

La teoría atómica de Dalton

La teoría atómica de Dalton es una teoría científica sobre la naturaleza de la materia propuesta por el científico inglés John Dalton en 1808. Con esta teoría, Dalton estableció que toda la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles llamadas “átomos”.

Todas las sustancias, según la teoría atómica de Dalton, están formadas por átomos, que son unidades de construcción indivisibles e indestructibles. Mientras que los átomos de un elemento tienen todos el mismo tamaño y masa, los diferentes elementos tienen átomos de diferentes tamaños y masas.

A continuación, se enumeran los principales postulados de la teoría atómica de Dalton.

  • La materia está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos.
  • Los átomos son partículas indivisibles que no pueden destruirse ni crearse mediante reacciones químicas.
  • Todos los átomos de un elemento tienen propiedades químicas y masa idénticas, mientras que los átomos de elementos diferentes tienen propiedades químicas y masas diferentes.
  • Los átomos se combinan en pequeñas proporciones enteras para formar compuestos.
  • La materia lo es todo en nuestro entorno. Tiene unidades estructurales y fundamentales básicas, los átomos precisamente.

Esta teoría, clave para entender la naturalza de la materia, ha sido ampliamente superada por, entre otras, la mecánica cuántica. No obstante, sigue resultando una herramienta útil para comprender las propiedades macroscópicas de la materia y la mayoría de los fenómenos que estudia la Quimica.

Conclusión

Para terminar de comprender lo que es un átomo, examinemos el concepto de materia con un ejemplo.

Tomemos un libro de cuentos y dividamos su estructura. El libro contiene muchas páginas, cada página está formada por párrafos y cada párrafo contiene muchas frases. Cada frase tendrá entonces muchas palabras y cada palabra tendrá caracteres, es decir, letras.

Es exactamente el mismo caso cuando consideramos la materia desde el punto de vista de la teoría de Dalton, que se puede dividir en moléculas, que es lo más pequeño en lo que se puede dividir una sustancia sin que pierda su esencia. Las moléculas, a su vez, están formadas por uno o más tipos de átomos. Los átomos, que son la partícula más pequeña de un elemento, están formados por partículas subatómicas: protones, electrones y neutrones.

Fuentes

  • Leal, S. (2010). Constitución de la materia.
  • Molina, R. (s.f.). El átomo. Instituto de Estructura de la Materia.
  • Planas, O. (2013). ¿Qué es una molécula?
  • https://www.larazon.es/ciencia/20200131/fie2hkdhebefrgg67mcaht7fvy.html
  • https://wp.icmm.csic.es › 2009/02 › viendo_atomos (pdf)
  • https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-nitidez-imagen-atomos-alcanza-niveles-limite-20210521164505.html