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Como funciona un atomo

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Como funciona un atomo

Electrón

El desarrollo de la teoría atómica moderna reveló mucho sobre la estructura interna de los átomos. Se supo que un átomo contiene un núcleo muy pequeño compuesto por protones con carga positiva y neutrones sin carga, rodeado por un volumen de espacio mucho mayor que contiene electrones con carga negativa. El núcleo contiene la mayor parte de la masa del átomo porque los protones y los neutrones son mucho más pesados que los electrones, mientras que los electrones ocupan casi todo el volumen del átomo. El diámetro de un átomo es del orden de 10-10 m, mientras que el diámetro del núcleo es de aproximadamente 10-15 m, unas 100.000 veces menor. Para tener una perspectiva sobre sus tamaños relativos, considere lo siguiente: Si el núcleo fuera del tamaño de un arándano, el átomo sería del tamaño de un estadio de fútbol (Figura \(\PageIndex{1}\)).

Figura \N(\PageIndex{1}): Si un átomo pudiera expandirse hasta el tamaño de un estadio de fútbol, el núcleo tendría el tamaño de un solo arándano. (crédito central: modificación de la obra de «babyknight»/Wikimedia Commons; crédito derecho: modificación de la obra de Paxson Woelber).

Gluón

En 1913, todo el mundo aplaudió el nuevo modelo del átomo de Niels Bohr. En él, los electrones orbitan en torno a un núcleo central como los planetas orbitan en torno al sol, y sigue siendo la imagen más común del átomo en la actualidad. Se puede encontrar en innumerables camisetas de ciencia y en programas de televisión como The Big Bang Theory, pero aquí hay que ver la realidad: los científicos lo sustituyeron en la década de 1920.

La física estaba cambiando rápidamente a principios del siglo XX, cuando un joven Niels Bohr quería demostrar su valía. En la universidad, trabajó obsesivamente en un concurso destinado a científicos maduros y ganó la medalla de oro. Cuando obtuvo su doctorado, Bohr era una fuerza a tener en cuenta. Consiguió un trabajo con un profesor ganador del Premio Nobel. Cuando esa relación se estropeó rápidamente, se las arregló para trabajar con otro premio Nobel llamado Ernest Rutherford. En 1912, asumió el viejo proyecto de su mentor: la estructura del átomo.

Sólo unos años antes, Rutherford había descubierto a grandes rasgos cómo se construía un átomo, pero su modelo no podía explicar cómo funcionaba, como un boceto de una bicicleta sin sus engranajes. Sorprendentemente, Bohr sólo tardó un año en dar vida al modelo de su jefe y hacerlo suyo. Entre sus éxitos, el modelo de Bohr sobre el hidrógeno explicaba por qué las lámparas de hidrógeno (imagen de los carteles de neón) brillan en rojo en lugar de otro color. En otras palabras, había cogido el boceto de una bicicleta y había dibujado minuciosamente los engranajes que funcionaban. No todo el mundo estaba de acuerdo con el modelo de Rutherford, pero el duro trabajo de Bohr consolidó su lugar en la ciencia. El Comité Noruego del Nobel actuó con rapidez (¡para ellos!) para conceder a Bohr el premio de física en 1922.

Qué hay dentro de un átomo

Se ha dicho que durante el siglo XX el hombre aprovechó el poder del átomo. Fabricamos bombas atómicas y generamos electricidad mediante energía nuclear. Incluso hemos dividido el átomo en piezas más pequeñas llamadas partículas subatómicas. ¿De qué está hecho? ¿Qué aspecto tiene? La búsqueda de la estructura del átomo ha unido muchas áreas de la química y la física en lo que quizá sea una de las mayores contribuciones de la ciencia moderna.En este artículo, seguiremos esta fascinante historia de cómo los descubrimientos en varios campos de la ciencia dieron lugar a nuestra visión moderna del átomo. Veremos las consecuencias de conocer la estructura del átomo y cómo esta estructura dará lugar a nuevas tecnologías.

Bosón de higgs

¿Qué es un átomo? Los átomos son bloques de construcción. Si quieres crear un lenguaje, necesitarás un alfabeto. Si quieres construir moléculas, necesitarás átomos de diferentes elementos. Los elementos son el alfabeto del lenguaje de las moléculas.

Cada elemento es un poco diferente del resto. En inglés, sabes que la «B» es diferente de la «C». En química, «B» también es diferente de «C» porque el boro (B) y el carbono (C) son elementos diferentes con átomos que tienen estructuras diferentes. Los átomos se definen como las unidades más pequeñas de materia que tienen las propiedades de un elemento individual.

¿Hay piezas de materia más pequeñas que un átomo? Claro, los átomos están formados por partículas de materia más pequeñas e incluso más pequeñas. Sin embargo, esas partículas más pequeñas no tienen las propiedades de un elemento. Los electrones de un átomo de oro (Au) son los mismos que los de un átomo de neón (Ne). En química, nos gusta estudiar los átomos porque el Universo gira en torno a las propiedades de los elementos, no necesariamente a las propiedades de un electrón o un protón.