Un átomo es la unidad básica de la materia. Según los expertos, todo en el universo, excepto la energía, está hecho de materia, por lo que los átomos constituyen todo en el universo.
Ahora sabemos que los átomos se componen de tres tipos de partículas llamadas partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones, que se componen de partículas aún más pequeñas como los quarks. Los átomos se crearon después del Big Bang hace 13.700 millones de años.
A medida que el joven universo caliente y denso se enfriaba, las condiciones se volvieron adecuadas para la formación de quarks y electrones. Los quarks se combinan para formar protones y neutrones, y estas partículas se combinan para formar núcleos atómicos.
Pues ese pequeñísimo trozo indivisible sería un átomo. La explicación parece sencilla, según la ciencia avanza, no lo va siendo tanto.
La definición de un átomo dice que es la unidad más pequeña en la que se puede dividir la materia sin manteniendo sus propiedades químicas. Para conocer un poco cómo se llegó a la descripción de lo que era un átomo, nos tenemos que remontar a la Grecia Clásica. Filósofos como Demócrito o Epicuro ya utilizaban el término pero no como concepto científico sino filosófico.
El concepto que se tenía de átomo, como la parte más pequeña en la que se puede dividir la materia, no es cierta. Un átomo está compuesto de 3 elementos, más pequeños. A estos elementos las llamamos Partículas Subatómicas.
Los átomos están formados por unas partículas más pequeñas: protones, electrones y neutrones. Un átomo se diferenciará de otro según estén dispuestas estas partículas.
Dentro del átomo los protones y los neutrones se concentran en el centro, formando lo que se denomina núcleo del átomo o núcleo atómico. Los electrones, sin embargo, se encuentran girando alrededor del núcleo del átomo, en lo que se ha llamado corteza.
Como en el núcleo del átomo sólo está compuesto por los protones y neutrones y hemos dicho que los neutrones no tienen carga. El núcleo del átomo tendrá por lo tanto, carga positiva, la del protón.
Para que la carga sea neutra, se tendrán que equilibrar el núcleo positivo del átomo, donde se encuentra la mayor parte de su masa. Con los electrones que rodean al núcleo atómico, donde la carga positiva del núcleo del átomo sea igual que la carga negativa de los electrones que rodean al núcleo.
Pero las últimas investigaciones en el campo de la mecánica cuántica han llegado a la conclusión de que los electrones no se encuentran girando alrededor del núcleo. Aunque sí se ha encontrado un incremento de presencia de electrones a una cierta distancia del núcleo.
Los átomos son los elementos base de la química. Cuando se produce una reacción química, los átomos no se destruyen sino que crean nuevos enlaces con otros átomos, agrupándose en nuevas moléculas.
Para conocer el número de masa y el número de protones que hay en el núcleo, llamado número atómico, se ha desarrollado una tabla, llamada Tabla Periódica de los Elementos Químicos. En ella se especifican tanto el número atómico como el número de la masa de cada elemento.
Según la experimentación y las investigaciones han ido avanzando a lo largo de la historia, también ha variado la concepción del átomo. Distintos descubrimientos realizados en el mundo de la física o de la química han dejado obsoletas para la explicación de otros tipos de fenómenos que podemos estudiar actualmente.
Formulado en 1803 por el investigador John Dalton, considerado el primer modelo en la historia basado en la experimentación y observación. Postulaba lo siguiente:
Tras el descubrimiento del Electrón por Joseph John Thomson, se pensó que la materia tenía dos partes una positiva y la otra negativa. Estos electrones con carga negativa, según Thomson se encontraría incrustado en una gran masa con carga positiva.
Thomson, pensaba que un átomo tenía que tener el número de cargas negativas justo para neutralizar la carga positiva. Por lo que en caso de que se perdiera un electrón, el átomo quedaría cargado positivamente. Mientras que si en vez de perderlo , lo ganaba, el átomo quedará cargado de manera negativa.
El físico Ernest Rutherford, consiguió mejorar el modelo de Thomson. Para Rutherford el átomo sólo podía tener carga positiva y negativa, la diferencia radicaba en la localización de la carga positiva.
A diferencia de Thomson, pensaba que la carga positiva se concentraba en un núcleo, que además es el que aporta la masa al átomo. Los electrones, sin embargo, se distribuyen por la corteza bordeando y orbitando al rededor del núcleo, entre el núcleo y los electrones, no existía nada.
Fue Rutherford el que pensó que debía de existir otro componente sin carga en 1920, Rutherford no lo descubrió, pero estaba hablando de la existencia de los neutrones, hasta entonces desconocidos.
Bohr tomó como referencia un átomo de hidrógeno para seguir el modelo de Rutherford. Se comparó al átomo con el sistema solar, donde un núcleo inmóvil en el centro era rodeado por los electrones en órbitas definidas.
Creía que a cada órbita se le asignaba una energía siendo la de mayor energía, la órbita más externa al núcleo. Si un electrón permanece estable en su órbita no irradiarán energía o luz. Los electrones podían tener movilidad, así podían saltar de órbita en órbita, siempre desde una energía menor a otra mayor.
Gracias a la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, el físico Arnold Sommerfield, modificó el modelo de Bohr, en los siguientes aspectos. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas bien circulares o bien elípticas. Tras el segundo nivel de energía, existen dos o más niveles o subniveles.
El electrón posee una corriente eléctrica mínima. Por lo que el modelo de Sommerfeld consigue generalizar el modelo de Bohr, basado en sus estudios en el hidrógeno, basado en un punto de vista más relativista.
Es difícil explicar algo sin poner ejemplos, tanto así como difícil es aprender qué es alguna definición si no lo estamos viendo o imaginando. Necesitamos una base para la comprensión. Por eso, hemos decidido elaborar estas explicaciones mediante ejemplos.
Aunque no solo niños, porque hay curiosidades acerca de los átomos que seguro que a un adulto también les resultan curiosas.
Tan solo necesitas un A4 y alguna que otra herramienta de colegio para montarte tus propios deberes de estudio para seguir aprendiendo. Dibujamos círculos con sus dos cargas, positiva y negativa. No olvidamos tampoco la neutra.
Colocamos, sobre un papel previamente impreso, un átomo con 3 capas, cortezas y un núcleo. Lo imprimimos en blanco para que el niño lo rellene. Hay que indicar los protones, neutrones, núcleo y electrones de las tres capas. Así el niño irá aprendiendo cuáles son las partes del átomo, al tiempo que lo tienes entretenido de manera educativa.