Los átomos: desde comienzos del siglo XX se sabe que toda la materia está formada por átomos. Todo lo que hay en el Universo: las galaxias, las nebulosas, las estrellas, el Sol, los planetas, la Tierra, las montañas, los árboles, el mar, las nubes, la atmósfera y nosotros mismos, todo está formado por átomos.

Atomos nebulosas
Nebulosa M78 en la constelación de Orión. Imagen obtenida por Ignacio de la Cueva Torregrosa, astrofotógrafo aficionado de Ibiza.

En esos años se descubrió que los átomos se componen de un núcleo muy pequeño con carga eléctrica positiva, en donde está concentrada casi toda la masa, y de una nube de electrones con carga eléctrica negativa.

Los átomos son los constituyentes de la materia

Desde el tiempo de los primeros sabios griegos conocidos,  se pensó que la materia estaba hecha de pequeñísimas partículas, a las cuales se las denominó átomos.

A comienzos del siglo XX se difundió la imagen más popular de que los átomos son divisibles y que se componen de núcleo (formado por protones y neutrones), y de electrones que giran alrededor del núcleo.

Los modelos atómicos se han ido perfeccionando desde que Ernest Rutherford propuso este modelo, que fue aceptado por la comunidad científica.

el átomo de Helio
Núcleo del atomo de Helio, con dos protones y dos neutrones. Crédito: Wikipedia

Modelo del átomo según Ernest Rutherford

En 1911, Ernest Rutherford hizo su mayor contribución a la ciencia, al publicar la hipótesis de que en el centro del átomo debe de haber un “núcleo” que contiene la carga positiva del átomo, y que hay también una carga negativa radicada en electrones que orbitan en torno al núcleo.

Átomo de Litio
Átomo de Litio con 3 protones y 3 electrones. Crédito: web geoenciclopedia.com

Los protones están en el núcleo de un átomo

Los protones y los neutrones, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.

El número de protones en el núcleo de un átomo, determina de qué elemento químico se trata y las propiedades químicas del mismo.

  • El núcleo de hidrógeno tiene 1 protón.
  • El núcleo del helio tiene 2 protones.
  • El núcleo del litio tiene 3 protones
  • El núcleo del carbono tiene 6 protones
  • El núcleo del oxígeno tiene 8 protones
  • El núcleo del hierro tiene 26 protones
  • El núcleo del oro tiene 79 protones.
Los átomos protones
El núcleo de un átomo con muchos protones. Crédito: web unprofesor.com/quimica

Los protones de un núcleo deberían repelerse entre sí, pues tienen carga eléctrica de igual signo (+1).

Sin embargo, permanecen férreamente unidos entre sí, debido a que experimentan la acción de una fuerza denominada interacción nuclear fuerte.

La teoría atómica establece que 118 es la máxima cantidad de protones que puede haber en el núcleo de un átomo.

El 30 de diciembre de 2015, se anunció el descubrimiento del elemento sintético más pesado posible obtenido en un laboratorio. Se le dio el nombre de Oganesón, en honor al físico ruso, Yuri Oganesián.

Los átomos oganesón
. El núcleo de oganeson (Uuo) rodeado de una nube de 118 electrones. Crédito: es.wikipedia.org

Los electrones orbitan el núcleo de un átomo

En los átomos estables, por cada protón que tiene el núcleo, hay un electrón orbitando a su alrededor. En el núcleo del átomo de carbono hay 6 protones. A su alrededor, orbitan 6 electrones.

Los átomos electrones
Atomo de carbono con 6 protones y 6 electrones. Crédito: web lifeder.com

Al ser la carga eléctrica del protón opuesta e igual en valor absoluto a la carga del electrón, la fuerza electromagnética hace que los electrones permanezcan unidos en torno al núcleo del átomo.

Modelo del átomo según Niels Bohr

Tomando como punto de partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trató de incorporar en él la teoría de “quantos de energía” (desarrollada por Max Planck) y el efecto fotoeléctrico (observado por Albert Einstein).

àtomo Bohr
Diagrama del átomo según el modelo de Bohr. Crédito: Wikipedia

Modelo estándar del átomo en el siglo XXI

Avanzado ya el siglo XX, los científicos continuaron explorando las propiedades del núcleo atómico y descubrieron que estaba compuesto por minúsculos quarks.

Para eso necesitaron microscopios que permitieron ver con una precisión de 10 -17 cm. Esta es la escala de precisión hasta donde se ha llegado por ahora.

Modelo estándar de la materia

El llamado “modelo estándar” de la física de partículas, es una teoría en proceso de elaboración, que puede explicar mucho de cómo está hecho y de cómo funciona el mundo conocido.

En los años 1960’s los investigadores realizaron una serie de observaciones que les llevaron a esbozar teorías acerca de la existencia de partículas elementales. Elaboraron un modelo estándar de la materia.

Los elementos más importantes del modelo estándar fueron encajando en su lugar a lo largo de unos veinte años, desde comienzos de los primeros años 1970’s, cuando los resultados experimentales fueron encajando con las ideas teóricas que se habían planteado desde la década anterior.