¿Qué es un átomo y cuáles son sus partes?
El átomo es considerado el elemento fundamental de la naturaleza. Comprender qué es y, cómo está formado, nos permite comprender el comportamiento de la materia en el mundo. El científico Demócrito, fue el primero en proponer la idea de un "átomo" indivisible en la antigua Grecia.
Hoy sabemos que los átomos están compuestos de varias partes. Pero esto no le quita mérito, a la genial intuición de Demócrito hace casi 2.500 años. Los átomos interactúan unos con otros dando origen, a todo lo que vemos a nuestro alrededor. Desde los objetos más simples como una roca, hasta sistemas increíblemente complejos como una célula viva, están formados por billones y billones de átomos ensamblados.
Entender las partes básicas de un átomo, nos permitirá posteriormente comprender cómo se originan dichas interacciones entre átomos y la diversidad de estructuras que pueden construir.
El núcleo del átomo
El núcleo es el corazón del átomo. Es donde está concentrada la mayor parte de la masa. Una forma de imaginar el átomo, es como un sistema planetario en miniatura. Es decir, donde los "planetas" son los electrones orbitando alrededor del "Sol" nuclear. El núcleo se compone de dos tipos de partículas subatómicas, que son los protones y los neutrones.
Los protones tienen una carga eléctrica positiva. Por otro lado los neutrones son eléctricamente neutros, como su nombre lo indica. La cantidad de protones determina a qué elemento pertenece el átomo. Por ejemplo, un átomo con 1 protón es hidrógeno, con 2 protones es helio, y así sucesivamente.
Los electrones del átomo
Alrededor del denso núcleo encontramos a los electrones. Se trata de partículas muy ligeras con carga negativa. Estas, se disponen en niveles de energía u órbitas esféricas. Los electrones más externos, son los que determinan las propiedades químicas del átomo.
Los electrones tienden a llenar los niveles de energía más internos primero, donde están más firmemente unidos al núcleo. Luego pasan a órbitas más externas. El número máximo de electrones, que puede tener un nivel energético, viene determinado por complejas leyes cuánticas.
Capas o niveles de energía
Si bien es tentador imaginar a los electrones girando alrededor del núcleo en órbitas bien definidas como los planetas, esto es una simplificación. En realidad, existen zonas esféricas probabilísticas alrededor del núcleo donde es más probable encontrar electrones, llamadas orbitales atómicos.
Estos orbitales se agrupan en niveles o capas principales de energía numeradas del 1 al 7. Empezando desde la más cercana al núcleo. Cada capa puede a su vez dividirse en subniveles. La capa 1 puede tener hasta 2 electrones. La capa 2 llega a albergar 8 electrones. La tercera capa admite hasta 18 electrones.
Un átomo tiende a ganar o perder electrones para completar capas, siendo los gases nobles los que tienen las capas llenas.
Interacciones entre átomos
Cuando dos átomos se aproximan, sus electrones más externos interactúan. Ya sea, compartiendo o transfiriendo electrones de una capa a otra. De esta forma o modo, los átomos se unen formando moléculas o redes cristalinas.
Las interacciones entre billones de átomos, dan origen a toda la diversidad de materiales y sustancias que vemos a nuestro alrededor. Desde el agua líquida hasta nutrientes como la glucosa, pasando por metales sólidos como el hierro, todos están formados en esencia por átomos ensamblados.
Tamaños relativos en el átomo
Resulta difícil imaginar, lo increíblemente pequeño que es un átomo. Se estima, que en la punta de un alfiler cabrían alrededor de un millón de millones de átomos uno tras otro. El tamaño de un núcleo atómico va de 1 a 10 femtómetros (1 femtómetro = 0.000 000 000 001 metros).
En comparación, el tamaño total de un átomo es del orden de 0,1 a 0,5 nanómetros. Es decir, ¡el núcleo representa solo una diezmilésima parte del tamaño total del átomo! Esto se debe a todo el espacio vacío necesario para los electrones que orbitan la diminuta región nuclear.
Conclusión
Pese a su tamaño microscópico, los átomos y sus interacciones dan origen a todo lo que conocemos. Entender sus partes, nos permite comprender el comportamiento de gases, líquidos, sólidos y moléculas.