La palabra átomo y su significado
Fueron los griegos los que introdujeron el concepto y la palabra átomo en la historia. El pensmiento filosófico griego era ante todo raconaista y huía de todo aquello que fuera infinitamente grande o infinitamente pequeño. Por ejemplo, sus dioses no eran ni infinatemente poderosos, ni vivían ifinitamente lejos, eran más bien unos superhumanos con grandes poderes que habitaban en la cima del monte Olimpo (en griego, Oλυμπος) que no es precisamente un monte muy alto (2917 m) y que está al alcance de cualquier excursionista preparado. Si los dioses eran así, el resto de las cosas materiales no tenían porqué tener ninguna propiedad infinita. Por ejemplo la materia no se podía dividir en partes más pequeñas una vez y otra de forma indefinida, se tenía que llegar a lo más pequeño, a partir de lo cual era imposible seguir dividiendo. Esa parte de la materia que era la última división la llamaron átomo que en griego significa literalmente "sin partes", esto es: indivisible.
Quizás el filosofo griego más influyente en el pensamiento occidental fue Aristóteles, quien en el siglo IV a.C. recogiendo ideas anteriores de otro filósofo anterior Empédocles, formuló la primera hipótesis de como estaba constituida la materia. Aristóteles pensaba que toda la materia del Universo estaba formada por cinco clases de átomos: de tierra, de agua, de aire, de fuego y de éter. Los cuatro primeros formaban la materia terrestre y el quinto llenaba el cielo donde estaban las estrellas y demás cuerpos celestes. Aunque las ideas de Aristóteles están muy lejos de ser realidad, lo cierto es que con él empieza el pensamiento atomista y constituye el primer ejemplo de teoría racionlista para entender la materia. Hasta bien entrado el siglo XVII, las ideas de Aristóteles se aceptaban sin discusión y curiosamente, la existencia del éter no es rechazada de manera absoluta hasta finales del siglo XIX.
Otras culturas también desarrollaron modelos similares. En China, basándose en una filosofía denominada taoismo, establecieon un modelo parecido, pero basándose en los cinco elementos siguientes: fuego, tierra, metal, agua y madera, estableciendo una curiosa interrelación entre ellos.
El modelo atómico de Dalton
Hasta 1808 no surge el rimer intento de explicar la estructura de la materia y sus prpiedades químicas de una manera científica. Hemos de darnos cuenta de que por aquel entonces ya se había establecido las llamadas "leyes ponderales" de la Química y se conocían muchas reacciones y compuestos. En este año Dalton en un ntento de explicar las evidencias experimentales formula su "Teoría atómica".
El monte Olimpo (Grecia) [1]
Aristóteles
(segínn una copia romana de un busto del griego Lysipos, 330
aC) [2]
Los cinco elementos de la
filosofía china . El esquema
representa la interconeión entre ellos.
[3]
Los postulados que formuló Dalton son los siguientes:
1º) Toda la materia está formada por partículas muy pequeñas denominadas átomos, que son indivisibles y permanecen inmutables desde siempre.
2º) Los átomos de una misma sustancia elemental son iguales entre sí, tienen igual peso e iguales propiedades. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes y diferentes propiedades.
El modelo atómico de Dalton se mantuvo vigente has finales del suglo XIX. Su éxito estuvo en la capacidad que tenía para explicar las leyes de combinación química, las leyes de los gases, el mecanismo de algunas reacciones etc. Conceptos tales como el de peso atómico, fórmula de un compuesto se deben a este modelo Sin embargo, la evidencia experimental que se acumuló a finaes del XIX y principios del XX, acabó con él y sucesivamente se propusieron nuevos modelos para describir al átomo.
En los capítulos sucesivos vamos a ir describiendo cada uno de los hitos experimentales que fueron desmontando esta y otras teorias, pero antes, vamos a dar unos conceptos básicos para que podamos entender correctamente los capítuos siguientes.
John
Dalton (1766-1844), físico, químico y naturalista
inglés. Investigó en varios campos de lo que hoy
denominamos ciencias
[4] experimentales
Un átomo es la parte más pequeña de una sustancia elemental (o elemento químico) que tiene todas las ropiedades físicas de esa sustancia.
Los procesos por los cuales un átomo se divide o se fragmenta en unidades menores o en las partículas que lo forman pertenecen al mundo de la Física y no de la Químca. El átomo representaría en cierto modo la frontera entre ambas ciencias.
De qué está compuesto un átomo
Un átomo está compuesto de tres tipos de partículas: electrones, protones y neutrones. Tanto protones como neutrones están situados en la parte más interna o central del átomo que se llama núcleo. Los electrones se sitúan en la parte externa que llamaremos corteza.
Los electrones son partículas muy pequeñas que tienen carga eléctrica negativa. Los neutrones y protones son también partículas muy pequeñas, pero aún así comparados con los electrones son muy grandes, por ejemplo la masa de un protón o de un neutrón es aproximadamente 1840 veces la que tiene el electrón. Los protones tienen carga eléctrica positiva y de igual valor y signo contrario que la del electrón. Los neutrones no tienen carga y por eso el núcleo en su conjunto está cargado postivamente.
Entre cargas negativas y cargas positivas se ejerce una fuerza (denominada eléctrica) que tiene carácter atractivo. Por eso los electrones permanecen en el átomo en condiciones normales atraídos por el núcleo que está cargado positivamente.
Las cargas positivas se repelen entre si, por ello dentro del núcleo debe haber otro tipo de fuerza que sea mucho más intenssa que la fuerza eléctrica y que tenga carácter atractivo. Esa fuerza se denomina "Intracción fuerte" y todavía no se conoce bién su naturaleza ni a qué es debida.
El tamaño del átomo
Aunque hay átomos más grandes y otro más pequeños, una buena forma para estimar el tamaño del átomo es considerar que es una esfera y que por tanto el radio nos puede dar una idea de lo grande que es unátomo. Pues bien, poco más o menos los átomos tienen un radio de 10-10 m que es un numero igual a 0,000000001 m o dicho de otra forma, la diezmilmillonésima parte de un metro. Este número es tan importante en Física que recibe el nombre de Ånstrong (Å.) y por tanto, más o menos, todos los átomos tienen por radio 1Å.
El radio de un núcleo es entre diezmil a cienmil veces más pequeño que el de un átomo. Es decir de 10-14 a 10-15 m o diicho de otra manera, el tamaño de los núcleos está entre la cienbillonésima o milbillonésima parte de un metro.
Estas cifras tan pequeñas son inimaginables. Una buena imagen sería la siguiente "Si el átomo fuera una piscina circular de radio 100 m, el núcleo sería una canica de menos de 1cm de radio", pues si no ha quedado contundente la comparación, los electrones tendrían el tamaño de la punta de un alfiler.
El número atómico y el número de masa
Un átomo se caracteriza por dos numeros muy importantes, se llaman número atómico (Z) y número de masa (A).
El número atómico es igual al número de protones que tiene un átomo en su núcleo.
El número de masa es igual a la suma del número de neutrones y protones que tiene un átomo. Si llamamos N al número de neutrones podemos escribir:
A = N + Z
Todos los átomos
de un elemento químico tienen el mismo número
atómico.
Dos átomos de un mismo elemento químico pueden tener distinto número de masa o en otras palabras, distinto número de neutrones.
Dos átomos de un mismo elemento que tienen distinto número de masa se llaman isótopos. Dos isótopos tienen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones.
Dos átomos de un mismo elemento químico pueden tener distinto número de masa o en otras palabras, distinto número de neutrones.
Dos átomos de un mismo elemento que tienen distinto número de masa se llaman isótopos. Dos isótopos tienen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones.