Ciencia y tecnología

Tras la huella de lo invisible

Toda la materia se asienta sobre los átomos. Cada átomo está a su vez constituido por otras partículas elementales, entre las que destacan los electrones, los protones y los neutrones. Lee y descubre.

Tras la huella de lo invisible

La teoría de los elementos propuesta por Aristóteles y seguida por muchos de los pensadores de la Edad Media suponía que en la materia existía una total continuidad. Esto es, que cualquier sustancia se podía dividir en trozos cada vez más pequeños sin que por eso dejasen de tener todas las propiedades que caracterizaban a dicha sustancia.

Sin embargo, también en la Grecia clásica se habían formulado hipótesis distintas sobre la naturaleza de la materia, ya que, aproximadamente en el año 450 antes de Cristo, Demócrito de Abdera había propuesto otra teoría, según la cual la naturaleza de la materia no era continua, sino discreta. Esto es, si la materia se seguía dividiendo en trozos cada vez más pequeños, llegaría un punto en que las partículas no se podrían dividir más. A estas partículas indivisibles, base de toda la materia, Demócrito las llamó átomos.

El hecho de que los grandes pensadores griegos considerasen indigno buscar una confirmación experimental a sus hipótesis, junto con el prestigio que durante siglos tuvieron las teorías aristotélicas, hizo que por más de dos mil años las teorías de Demócrito fuesen olvidadas y, si bien en este período llegaron a descubrirse las diferencias existentes entre elementos y compuestos, la teoría atómica cayó en el más profundo de los olvidos hasta que en 1803 el químico inglés John Dalton proporciona, por fin, un cuadro mental más preciso sobre la estructura de la materia.

Según la hipótesis de Dalton, en la Naturaleza existe un número limitado de elementos químicos, cada uno de los cuales está formado por unas diminutas partículas elementales, que en honor a Demócrito denominó átomos, de tal forma que todos los átomos de un elemento son iguales entre sí y, a su vez, diferentes a los de cualquier otro elemento. Los átomos correspondientes a dos elementos se pueden unir entonces entre sí formando los compuestos químicos. Según esto, existe un número limitado de elementos, y por lo tanto de átomos distintos, a partir de los cuales se podrá formar un elevado número de compuestos.

Las hipótesis de Dalton, que sentaron la base de la ciencia Química, tienen, sin embargo, algunos puntos inexactos. Uno de ellos es, por ejemplo, que, al contrario de lo que suponía el químico inglés, los átomos no son estructuras indivisibles, sino que, a su vez, están compuestos por otras partículas más pequeñas que reciben en general el nombre de partículas elementales.

Aunque hasta la actualidad se han descubierto más de doscientas partículas elementales, desde el punto de vista químico solo tres presentan interés: el electrón, diminuta partícula dotada de carga eléctrica negativa, el protón, dotado de igual carga que el electrón pero de signo positivo, que, a pesar de su diminuto tamaño (un cuatrillón de protones pesaría poco más de un gramo), es 1.836 veces mayor que el electrón, y el neutrón, de masa aproximadamente igual a la del protón pero sin carga eléctrica alguna.

Pero ¿cómo se encuentran distribuidas en el átomo esas partículas? Para responder a esta pregunta Ernest Rutherford y Niels Bohr propusieron un modelo atómico según el cual el átomo consiste en un pequeño núcleo cargado positivamente en el que se encuentran todos los protones y neutrones, rodeado por una nube de electrones en la que se concentra toda la carga negativa del átomo.

En estado normal el número de electrones que posee un átomo es exactamente igual al de protones, por lo que la carga positiva del núcleo se compensa con la de los electrones externos dejando al átomo eléctricamente neutro. Este número de protones del núcleo, característico de cada elemento, se denomina número atómico de dicho elemento.

Este primitivo modelo atómico fue perfeccionado (sobre todo en lo referente a la distribución de los electrones alrededor del núcleo) a principios de 1920, cuando ErwinSchródinger, Paul Dirac y Werner Heisenberg propusieron el denominado modelo cuántico, en el que se considera fundamental la energía que poseen los electrones debido a su movimiento y a su posición respecto del núcleo.

Según este modelo, existen varias localizaciones posibles alrededor del núcleo, que son ocupadas por los electrones según sus posibilidades energéticas. Hay, sin embargo, ciertas limitaciones en relación con las posiciones que pueden ocupar. Así, cada nivel consta de uno o más subniveles y estos, a su vez, de uno o más estados energéticos específicos, denominados orbitales, en los que no pueden existir más de dos electrones: es decir, cada uno de los orbitales atómicos puede estar vacío, ocupado por un electrón o por dos, pero en ningún caso por un número mayor de estos.

Todos los electrones que forman el átomo de un elemento se van distribuyendo ocupando primero los niveles de energía más bajos y, una vez llenos estos, pasan a niveles más altos según un patrón específico, lo que configura una estructura electrónica de la que dependerán fundamentalmente las propiedades químicas de dicho elemento.

Fuente: Temas Clave de Aula Abierta Salvat – La química, ciencia de la materia y el cambio. Publicado en el año 1982
Autores: Jorge Batlle y José Gumuzzio

fabriciano

Amante de la informática y de Internet entre otras muchas pasiones. Leo, descifro, interpreto, combino y escribo. Lo hago para seguir viviendo y disfrutando. Trato de dominar el tiempo para que no me esclavice.

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