Protones, neutrones y electrones: todos los secretos del átomo

¿De qué están hechos los árboles y el pan, las estrellas y el cuerpo humano, los libros y el agua? En otras palabras, ¿cuáles son los bloques de construcción fundamentales que componen la materia?

Es una pregunta que siempre ha resonado en nuestra cabeza: ya 400 años antes de Cristo, los filósofos griegos imaginaban que los objetos podían descomponerse en piezas muy pequeñas, que ellos llamaron átomos (ἀτόμος), que es «indivisible». Tenían razón: realmente lo son átomos – conservamos el nombre – para formar la materia, incluso si los griegos estaban equivocados en una cosa: por pequeños que sean (¡se necesitan microscopios muy potentes para verlos!) no son de ninguna manera indivisibles.

EL ÁTOMO: ¿CÓMO SE HACE?

los átomos se abrazan del brazo con otros átomos para formar moléculas, las partículas más pequeñas de materia de las que pueden estar orgullosos composición química: por ejemplo, dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno se combinan para formar una molécula de agua (H2O)

Cada átomo está hecho de un centro, una especie de «bola» central en la que se concentra toda su masa, y una Nube de electrones, partículas muy ligeras con carga eléctrica negativa que se sienten atraídos por lo que está presente en el núcleo: aquí están los protones, partículas con Carga positiva, mucho más pesados ​​que los electrones, pero presentes en igual número en relación con ellos. En la práctica, las cargas positivas y negativas de protones y electrones se oponen el uno al otro: este es el secreto de la estabilidad de la materia.

Comprimido en el núcleo junto con los protones son i neutrones, partículas ligeramente más pesadas que los protones y sin carga eléctrica. Diferentes cantidades de protones, neutrones y electrones dan como resultado diferentes átomos, que se clasifican en una tabla con la que quizás esté familiarizado: la tabla periódica de elementos. Este sistema de clasificación fue desarrollado en 1869 por el científico ruso Dmitry Mendeleev: los elementos están ordenados por aumento del número atómico (dado por el número de protones en el núcleo). Hoy los conocidos son 118, pero es un número destinado a crecer.

HISTORIA DEL ÁTOMO: MODELOS CIENTÍFICOS

El modelo atómico más exitoso en la historia moderna fue propuesto a fines del siglo XIX por un físico de Nueva Zelanda, Ernest Rutherford, que comparó el núcleo atómico con el Sol, y los electrones con los planetas que orbitan a su alrededor, superando el modelo atómico anterior (modelo de Thomson) que vio los electrones dentro del átomo, como frutas confitadas en un panettone.

Rutherford llegó a estas conclusiones al estudiar el comportamiento de las partículas emitidas a alta velocidad y arrojado en una hoja de oro. la mayoría de las partículas cruzó el carril sin encontrar ningún obstáculo, que demostró que la mayor parte del átomo era en realidad «Espacio vacio». Pero algunos regresaron, incapaces de cruzar la placa: esas partículas encontró un «núcleo duro», formado por los protones y neutrones del núcleo.

El modelo de Rutherford, conocido como modelo planetario, sin embargo, se superó porque presentaba un problema: de acuerdo con la física clásica, una partícula cargada acelerada, como nuestro electrón, debería emitir energía y a la larga, perderlo, terminar con Colapsar en el núcleo. Estos problemas llevaron a la aparición de otro modelo, el de Niels Bohr, según el cual los electrones de un átomo suben órbitas equipado con una cantidad de energía fija y preestablecida. Una hipótesis más precisa, pero no del todo correcto para eso.

EL ÁTOMO HOY

Ahora sabemos que no es posible pensar en los electrones como microplanetas que giran en una órbita, porque, como la luz, se caracterizan por una doble naturaleza: son tanto corpúsculos como ondas. Es el principio básico de física cuántica.

Ay de mi debemos renunciar a localizar con precisión un electróny nos contentamos con especular dónde podría estar en un momento dado. Hoy también sabemos que los protones y neutrones no son partículas elementales: están los más pequeños, yo cuarc. Experimentos realizados con aceleradores de partículas, máquinas muy potentes en las que los carros de emergencia se organizan entre protones y protones, o entre protones y electrones, han dejado claro que los protones y neutrones son en sí mismos descomponibles, ya no «indivisibles».

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