Una mirada más de cerca al átomo

Este globo está lleno de un gas que lo hace flotar — helio. Pero, ¿qué es el helio? ¿De qué está hecho? El gas helio está formado por partículas diminutas — átomos de helio. Los átomos son bloques de construcción que componen el mundo. Forman gases, líquidos y sólidos. ¡Toda la materia del mundo! ¡Los átomos mismos también están formados por diferentes partes!

Los átomos a menudo se representan como modelos que se asemejan a pequeños sistemas solares, con un núcleo en el centro y electrones orbitando a su alrededor. Echemos primero un vistazo más de cerca al núcleo. El núcleo está formado por dos tipos diferentes de partículas — protones y neutrones. Los protones y los neutrones tienen una masa similar, pero los protones tienen carga eléctrica positiva, mientras que los neutrones no tienen carga alguna. El número de protones determina qué elemento es un átomo.

Por ejemplo, todos los átomos de helio tienen dos protones en su núcleo — así es como sabemos que son átomos de helio. Los átomos con el mismo número de protones en el núcleo componen el mismo elemento. Puede haber desde uno hasta 118 protones en un núcleo, por lo que hay 118 elementos diferentes. El número de neutrones en el núcleo de los átomos de un elemento puede variar. Fíjate en estos dos átomos con dos protones.

Ambos son átomos de helio, pero uno tiene dos neutrones, mientras que el otro tiene un neutrón. Estos dos átomos son dos variantes diferentes de helio. La variantes del mismo elemento, que se diferencian por el número de neutrones, se conocen como isótopos. La mayoría de los elementos tienen varios isótopos. Por tanto, los protones y los neutrones son partículas que forman el núcleo de un átomo.

Son las partes más pesadas del átomo, y su masa combinada es casi toda la masa del átomo. ¿Y los electrones? En un átomo, siempre hay tantos electrones alrededor del núcleo como el número de protones que hay dentro del núcleo. Cada electrón tiene una carga eléctrica negativa. Los protones cargados positivamente y los electrones cargados negativamente se equilibran entre sí. Esto hace que la carga total del átomo sea neutral.

En nuestro modelo parece que los electrones sean un poco más pequeños que los protones y los neutrones. Pero en realidad, los electrones son mucho mas pequeños que las partículas dentro del núcleo. ¡Su masa es tan pequeña que apenas cuenta en la masa del átomo! Y lo que es más, los electrones no siguen órbitas ordenadas como sugiere nuestro modelo. Al contrario, vuelan en todas direcciones formando una nube de electrones. Y por último, los electrones están mucho mas lejos del núcleo de lo que aparece en el modelo.

Imagina el núcleo como una pequeña lenteja colocada en el centro de un estadio de fútbol. ¡Los electrones zumbando a su alrededor ni siquiera estarían dentro del estadio! La mayor parte del átomo es solo espacio vacío. Los electrones, especialmente los de las capas más externas, permiten que diferentes átomos reaccionen entre sí. De esta manera, los átomos individuales pueden combinarse con otros para formar moléculas. Así que ahora sabemos: toda la materia en el mundo está formada por átomos diminutos.

Los átomos en sí están formados por partículas aún más diminutas: protones cargados positivamente, electrones cargados negativamente, y neutrones que no tienen carga. Los protones y los neutrones se agrupan en el núcleo en el centro del átomo. El número de protones en el núcleo determina qué elemento es el átomo. Y el número de neutrones nos dice qué variante de un elemento — qué isótopo — es el átomo. Los electrones giran alrededor del núcleo y permiten que los átomos se combinen con otros átomos y formen moléculas.